La placa madre, placa base o board (en inglés, motherboard o mainboard) es la placa de circuitos impresos que sirve como medio de conexión entre el microprocesador, los circuito electrónicos, los slots o ranuras para conectar la memoria RAM del sistema, la memoria ROM BIOS y otros slots que permiten la conexión de las placas de expansión adicionales.
Antiguamente, se necesitaba una placa extra conectada al motherboard por cada una de las funciones que se querían realizar, como la placa de sonido, el módem y la placa de red, entre otras, hasta completar la performance deseada por el usuario. En la actualidad, todas estas placas de expansión se han integrado al motherboard, gracias a la miniaturización de componentes y a las nuevas tecnologías. Sin embargo, existen dispositivos con el formato de tarjeta que se utilizan para expandir la capacidad de los equipos (computadoras personales).
La placa madre está pensada para realizar tareas específicas vitales para el funcionamiento de la computadora, como la interconexión física de dispositivos, la administración, el control y la distribución eficaz de energía eléctrica, la comunicación de datos (conocida como bus), la temporización y el sincronismo. El motherboard también maneja el control y el monitoreo de la temperatura y de otros datos relevantes para que todo funcione de manera armónica. Para que todos los procesos detallados anteriormente sean posibles, el motherboard debe contar con un pequeño software instalado en un chip denominado BIOS (Basic Input Output System). Se trata de una porción de software que contiene las instrucciones básicas de arranque y reconocimiento de hardware, también conocido como sistema básico de entrada y salida.
CONCEPTO
La placa madre es, básicamente, un circuito impreso en una placa de una compañía conocido comercialmente como Asus. En ella se encuentran todos los conectores de alimentación y de datos, ranuras de expansión, puertos y una gran variedad de dispositivos electrónicos.
Sobre su superficie, circularán impulsos eléctricos en todos los sentidos, por lo que todos los componentes tienen que estar interconectados. El funcionamiento de este complejo dispositivo puede comprenderse si realizamos una división de sus componentes a grandes rasgos. En principio, debemos aclarar que todos los elementos que se integren a la placa madre se comunicarán a través de diferentes interfaces, como puertos y ranuras de expansión.
En este sentido, el motherboard requiere alimentación otorgada por la fuente de energía principal. Pero, además, esta alimentación es regulada por otro sistema interno de la placa, denominado MRV (Módulo de Regulación de Voltaje). Por otra parte, para llevar a cabo el intercambio de datos, la placa madre cuenta con un conjunto de chips o chipset, que se encargan de comunicar todos los dispositivos integrados y de expansión.
Ahora bien, sabemos que el motherboard posee una gran cantidad de componentes integrados que cumplen diferentes funciones. Para que el sistema pueda reconocer cada dispositivo, utiliza controladores. Por ejemplo, existen controladores para el dispositivo de video, para el de sonido, los diferentes puertos y las unidades de almacenamiento, entre otros.
Para que todo este conjunto de dispositivos y de controladores trabajen en armonía, se precisa una serie de instrucciones básicas; es decir, un programa que pueda iniciar el sistema, testearlo y gestionarlo de manera elemental. Es entonces cuando entra en acción el BIOS, un chip encargado de controlar las funciones más básicas de una PC. A partir de las instrucciones grabadas en él, la computadora puede efectuar todas las tareas de arranque y de diagnóstico.
El motherboard también cuenta con un reloj de tiempo real propio, soportado por una batería de pequeñas dimensiones que logra mantener los parámetros ajustados y guardar los datos vitales de la PC, como el sistema de hora y fecha, entre otros.
CÓMO FUNCIONA EL MOTHERBOARD
El motherboard es un componente muy complejo, en el cual deben funcionar de manera armoniosa muchos elementos. Pero al momento de pensar cómo actúa, surgen algunas dudas. En principio, tenemos que decir que un motherboard por sí mismo no puede funcionar. Para que una PC lo haga, necesita contar con, al menos, cinco componentes elementales: motherboard, microprocesador, dispositivo de video, memoria RAM y fuente de alimentación.
Entonces, lo primero que se necesita para poner en marcha un motherboard es tensión. Para cubrir este aspecto está la fuente de alimentación, que se relaciona con la PC por medio de un panel frontal y un conector de 24 pines, más los conectores auxiliares destinados a alimentar al procesador. Su funcionamiento es básico: cuando se presiona el botón de encendido del equipo, se lanza una señal eléctrica a la fuente, que se encuentra en estado stand by (preparada). Ésta recibe la señal, se pone en marcha y comienza a entregar las diferentes tensiones necesarias (5 V, 12 V, 3.3 V y sus masas). Ahora bien, para que el motherboard empiece a funcionar, precisa reconocer a
cada uno de los componentes integrados. Para esto, necesita instrucciones básicas preinstaladas, que se encuentran en el BIOS, en el cual podemos diferenciar dos secciones:
• POST (Power-On Self Test): Se trata de la autocomprobación de arranque o encendido que controla la secuencia de revisión de los dispositivos de la PC, y proporciona la puesta en marcha e inicialización del sistema operativo. Cabe aclarar que estas rutinas no pueden cambiarse por los medios convencionales. Básicamente se trata de un proceso mediante el cual el procesador se comunica con el BIOS, y el POST comienza a ejecutar una secuencia de pruebas de diagnóstico para comprobar si la CPU, los dispositivos de video, la memoria RAM, las unidades de disco, las ópticas, el teclado, el mouse y otros dispositivos de hardware se encuentran en óptimas condiciones. Cuando el BIOS no puede detectar cierto dispositivo instalado o capta fallos en alguno
de ellos, se oye una serie de sonidos en forma de “beeps” o pitidos, y aparecen mensajes de error en la pantalla del monitor. Si el BIOS no detecta nada anormal, se dirige al boot sector (sector de arranque del disco duro) para proseguir con el arranque de la PC. Finalmente, se carga el sistema operativo, instancia en la que aparece la interfaz gráfica para el usuario.
• Setup: A diferencia de las instrucciones de control propias del BIOS, que son inmodificables por los medios convencionales, el Setup permite cambiar muchos de los parámetros de modos de transmisión y el reconocimiento de dispositivos en la PC.
Todos los motherboards poseen varios conectores para unidades de disco y ópticas, zócalos para procesador y memorias RAM, puertos dedicados para video, slots de expansión y una gran diversidad de conectores para alimentación y conexiones externas. Es necesario destacar que no todos los conectores que detallaremos se encuentran juntos en un motherboard, y su
disposición dependerá de la marca y el modelo de cada uno. El motherboard juega un papel fundamental en los siguientes aspectos del sistema:
• Organización de los dispositivos: La disposición de los dispositivos no es estándar, es decir que cada fabricante los distribuye según sus necesidades.
Además, cada tecnología incluye o prescinde de conectores y puertos específicos.
• Control de los dispositivos: Es un sistema de monitoreo de todo lo que
sucede en la PC. Se encuentra incorporado en el motherboard y se conoce
como BIOS, junto con el programa con el que está cargado (firmware).
• Sistema de comunicación: Toda la comunicación dentro del motherboard
se realiza entre dos chipsets conocidos como puente norte y puente sur. Para comprender cómo funciona esto, haremos un repaso por los componentes
que forman parte del motherboard.
• Panel trasero: El bloque trasero de conectores del motherboard incluye la
conexión para teclado y mouse (conocida como PS2), puerto serie y puerto
paralelo, puerto de red Ethernet y varios USB. De acuerdo con el modelo, podemos encontrar el conector de video y las salidas de audio. En los motherboards de alta gama también hay puertos Firewire y SATA.
• Panel frontal: El panel frontal es una isla de pines ubicados en el motherboard, desde donde se conecta el Power On, el Reset, la luz testigo del HDD y la de estado (encendido/apagado). También podemos encontrar conectores para entrada y salida de audio, y puertos USB adicionales. En los motherboards de alta gama se incluyen conectores para el panel LCD frontal.
• Ranuras de expansión PCI: Son ranuras estandarizadas, para permitir la instalación de otros dispositivos, como placas de video, de sonido y puertos extra, entre otros. Es necesario aclarar que están siendo suplantadas por los slots PCI Express.
• Ranuras de expansión PCI Express: Se trata de la evolución del slot de expansión PCI convencional. Esta nueva versión ha disminuido su tamaño y expandido su capacidad de transmisión. Este bus está estructurado como enlaces punto a punto, full-duplex, trabajando en serie.
• Ranuras de expansión PCI Express16X: Este bus funciona de manera totalmente distinta. Transfiere datos de modo serial, por lo que con sólo dos líneas de datos, alcanza 80 Gb/s; es decir, 16X, el doble que el AGP. Algunos motherboards no tienen slot AGP o PCI-E, porque traen el video integrado (la placa de video viene incorporada en el diseño del mother) o porque son chipsets antiguos que no tienen la capacidad de usar puertos de video acelerado (sólo utilizan video por slot PCI).
En otros modelos podemos encontrar video integrado y un slot AGP o PCI-E disponible, en cuyo caso, al colocar una placa en dicho slot, el video integrado, por lo general, se desactiva.
• Slot AGP (Accelerated Graphics Port): Solía ser el primer slot de la línea de buses, y en él va colocada la placa de video. En la actualidad, fue reemplazado por la tecnología PCI Express 16X. Ahondando en sus especificaciones, el bus AGP nativo trabaja a una frecuencia de 66 MHz base (que se multiplica de acuerdo con la velocidad de trabajo del bus, en X2, X4 y X8). Debido a
su tipo de arquitectura, sólo puede haber un slot AGP por motherboard, con lo cual las placas AGP no se pueden “escalar”, como las PCI-E, además de estar limitadas a 32 bits y sólo 8 canales de acceso a la RAM (o memoria principal del sistema).
• Zócalo del microprocesador (CPU socket): Es el lugar donde se ubica el procesador, y su forma varía según la CPU. Por lo general, está ubicado cerca del extremo superior del motherboard y es del tipo ZIF (Zero Insertion Force), lo que significa que no es necesario forzar el micro al colocarlo, ya que trae un sistema de palancas que permite abrirlo y cerrarlo para evitar daños. Algunos modelos poseen pines, y otros, sólo contactos; todo depende del
fabricante del dispositivo.
• Ranuras de memoria: El manual de instalación del motherboard identifica claramente cuál es el tipo de memoria utilizada. Las memorias sólo encajan en las ranuras de una manera, señalando la muesca en el medio del módulo y el número de pines de cada lado. Una vez que los clips de los extremos de los bancos se han abierto, el módulo puede ser presionado firmemente en la ranura, y los clips harán el resto, para garantizar que el módulo de memoria quede en su lugar.
• Conectores IDE: Conectan todos aquellos dispositivos IDE, como unidades de disco duro, de CD y DVD, o una combinación de ambos. También hay un pequeño conector de 34 pines para conectar la disquetera (tambien conocido como Floppy).
• Conectores Serial ATA (SATA): Estos conectores son dedicados para las unidades del tipo SATA, discos duros y unidades ópticas. A diferencia de los conectores IDE, los SATA son más prácticos, mucho más delgados y tienen una mayor velocidad de transferencia de datos; muchos motherboards
vienen provistos con más de 6 conectores.
• BIOS: Es una pieza clave en el arranque y el funcionamiento del equipo. El BIOS, que es el primer software que lee el sistema, se ocupa de almacenar la información de la configuración actual del motherboard y de los chequeos POST, es el primer programa que corre el motherboard, y está alojado en memorias de tipo EEPROM (Electronic Eraseable Programmable Read Only
Memory), por lo que se puede rescribir utilizando el software adecuado, con la idea de actualizarlo.
• Pila del BIOS: Este componente, si bien es muy simple, cumple una importante función, porque sirve para que el BIOS retenga los datos de configuración almacenados (desde la fecha y hora, hasta los de las unidades,
velocidad de trabajo del micro, y otros). Cuando la pila se descarga, deja de
alimentar al BIOS, con lo cual se pierde la información que éste guarda y se vuelve al estado de fábrica.
• Puente Norte Y Puente Sur : Todos los motherboards tienen una misma estructura, y sólo varían en cuanto al tipo y la forma de interconexión entre las distintas secciones del montaje (más que nada, en aspectos de rendimiento). A estas interconexiones se las llama “puentes”, y son un juego de chips (denominado chipset) que conectan el procesador con todos los dispositivos necesarios para que éste pueda comunicarse con los elementos que lo rodean. Existen dos puentes en un motherboard. El northbridge (o puente norte) se encarga de comunicar el procesador y el bus de video, el bus de memoria RAM y el southbridge. Por su parte, el southbridge (o puente sur) se ocupa de conectar los dispositivos del bus PCI, PCI Express, IDE, Serial ATA, puertos USB, PS2 y todo dispositivo de entrada/salida que se conecte al motherboard.
PARA RECORDAR: El motherboard determinará el tipo de procesador, el tipo y la cantidad de memoria, los conectores, los puertos instalados y la velocidad de los buses.
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