sábado, 10 de noviembre de 2012

Animate: Partes de un Motherboar o Placa Madre

Partes de un Motherboar o Placa Madre


Si analizamos la pc, el conjunto maderboard y microprocesador resultan los componentes centrales.  La arquitectura que siempre tuvieron la pc, es la que podemos llamar modular y abierta. Esto posibilita incorporar e intercambiar elementos de distintas marcas y proveedores a fin de su reparación o para mejorar sus características (UPGRADE). Esta tecnología deja abierta la puerta para que muchos fabricantes produzcan las partes que conforman los equipos.  Se puede armar una pc, Con un maderboard de una marca, una placa de video de otra marca y etc.,  y remplazar cualquiera de ellas, por otra de otra marca. Para que esto sea posible, todos los componentes se fabrican siguiendo estándares bien definidos. Como veremos mas adelante estas normas son dictadas por organismos internacionales de estandarización o en algunos casos por asociaciones e fabricantes.
Primero se surgieron las pc fabricadas por IBM y luego los llamados clones que no tienen una marca definida.  Y cuyos componentes proceden de diferentes fabricantes.
Acá Imagenes de Distintos Motherboards….
Elementos de un motherboard:

1-*      Conectores


  • Los motherboards que respetan ATX (Avanced Tecnology extended) Incorporan un grupo de conectores estandar: RS232 (serie)
  • Puerto paralelo,
  • Dos conectores PS/2 (teclado y mouse)
  • Los puuertos USB (Universal serial buzz)
  • TAmbien se agrega el sonido (Entrada de microfono, entrada de línea, salida de audio)
  • Y el conector de Ethernet RJ45

2-*       Socalo del Microprocesador:

Aqui se coloca el microprocesador. La medida y la cantidad de contactos Varia segun la marca y el modelo del microprocesador usado. Este zocalo posee ademas los anclajes para el disipador y el ventilador (Cooler).

3*-      Zócalos de memorias

Aquie se colocan los modulos de momeria dinamicas, los zocalos reciben el mimsmo nombre que las memoorias que alojan (DIMM)

4*-   Conector para la Disquetera

5*-      Conectores Ide

Aqui se conectan los discos Rígidos y las lectoras/grabadoras de CD-DVD y de BlueRay, mediante cables planos que permiten conectar hasta 4 dispositivos. En la cercania de estos conectores, los motherboards mas modernos, tienen los conectores SATA que se usan actualemente para los discos rígidos. Velocidad de transferencia tipica: IDE 1133 MB/seg — SATA 150MB/seg — SATA2 >=
600 Mg/Seg

6*-   Conector de Alimentacion:

Mediante este conector tipo ATX se sumistran al motherboard las diferentes tensiones de alimentacion, provenientes de la fuente de alimentacion.

7*- Bios (Basic Input Output  System)

este chip alberga el sofware basico del motherboard que le permite al sistema operativo comunicarse con el hardware. entre cosas el bios controla como maneja la memoria maneja los discos rigidos y mantiene el reloj del sistema en hora. el bios contiene dos tipos de memoria: ROM (Read Only Memory), , actualmente tipo flash) Y una memoria RAM llamada setup que es mantenida por una pila,  a esta memoria se accede cuando la maquina arranca (Apretando F2 o Supr)

8*- Chipet: 

en una pc el microprocesador es auxiliado por otros circuitos integrados, para realizar algunas operaciones especificas. Antiguamente, existia un solo circuito integrado, llamado chipset que realizaba estas tareas. El chipset puede ser o no de la misma marca que el microprocesador.
hoy en dia existen, dos circuitos integrados, que integran el chipset, el puente norte y el puente sur, (north bridge y south bridge) el puente norte, es el encargado de controlar el buz de datos del procesador y la memoria. tambien administra el bus AGP.

9*- Conectores al gabinete:

 aqui se conectan los comandos y indicadores que se conectan en el frente del gabinete. LED de ensendido, LED de funcionamiento del acceso al disco rígido, el booton de encendido y el bonton de reset.

10*- Chipset South bridge:

 se encarca de controlar la conectividada con los discos rigidos el bus PSI y los puertos usb.

11*- Pila: 

Esta pila mantiene la memoria ram de bios llamada setup es del tipo cr2032. esta ila debe cambiarse cuando los parametros guardados en el setup (Reloj, fecha, configuracion del disco rígido, etc) se pierden.

12*- RAnura (slot) PCI: 

aqui se conectan cuando es necesario placas o funciones adicionales, como las placas de video, plcas de sonido, capturadora de datos, modem telefonico, sintonizadores. Las placas de video actualemente se conectan a un slot PCI express.

13*- Slot AGP:

 Antiguamente se conectaba a este Slot la placa de video, hoy en dia esta en desuso, ya que se utiliza, el Slot pci express.

FACTOR DE FORMA

atendiendo a la estructura modular o arquitectura abierta, que habriamos mencionado,  los fabricantes de motherboard deben atenrse al cumplimiento de standares y nomas  de la industria del hadware. Además cuando surge un elemento nuevo como por ejemplo el puerto USB, todos los fabricantes deberán cumplir con las normas y caracteristicas construccitavas de eso puerta para afuera del negocio del  hadrware, el factor de forma (Form FActor) indica las dimenciones y el tamaño de la placa lo que se vincula con el gabinete especifico, tambien establese la pocision de los anclajes y la distribucion de los componentes (Slot de expancio, ubicacion de los bancos de memoria, del zocalos, etc).
Los primero formatos ya obsoletos, son los AT y baby AT y los que estan en uso son los atx, micro +
Motherboard AT
Motherboard Baby AT

 Motherboard ATX
Motherboard Micro ATX
Motherboard ATX Flex



EL PUENTE NORTE

el puerte norte se encarga de soportar al microprocesador en el manejo de los buces y la memoria. Sirve de conexion, entre el microprosesador, el maderboard y la memoria, por eso reciebe en nombre de punte. Generalmente las inobaciones tecnologicas, como las memorias DDR y el FSB (Frout Side Buz), son soportados por este chip.
La tecnologia de fabricacion del north bridge es muy avanzada y es compatible,  con la del microprocesador. Por ejemplo, si debe encargazse de bus frontal deberá manejar frecuencias, de 400 a 600 MHz, por eso en algunos casos algunos  chips suelen llevar un disipador y hasta en disipador.

EL PUENTE SUR

Este es segundo chip en importancia, en el motherboard, y controla los buces de entrada y salida par perifericos,  se encarga del soporte id, controla los puertos usb y el bus pci. Tambien controla los puertos seri ata y el auidio hasta 6 canales.

la conexion entre los puentes se realizaba a travez del bus pci,
calcular la velocidad de transferencia en bytes p/ segundo de
un bus de 32 bit de ancho que posee una frecuencia de clock de 33 MHz
bus pci
el bus pci posee un socalo de interconexion (slot) color blanco de aproximadamente 8,5 cm de largo. tiene una ranura para la
correcta colocacion de las placas
este bus fue desarrollado por intel, y sometido al concenso del resto de la industria que lo adopto como estandar. es uno de los
mas utilizados en la actualidad y pòsee las siguientes caracteristicas:
*cantidad maxima de dispositivos: 10
*ancho del bus seleccionable: 32 o 64 bit
*frecuencia de clock: 33 MHzvelocidad de transferencia maxima de datos: 133 Mbyte/s a 32 bit y 266 Mbyte/S a 64 bit
actualmente este bus se usa para conectar placas de expansion como placas de red, placas de sonido, sintonizadoras de tv,
modem telefonico, placas de adquisicion de datos, placas de ampliacion de puertos usb , etc
Bus Frontal(fsb-Front Side Bus)
antiguamente solo existia un bus de datos y el microprocesador accedia a la ram y a la memoria cache atraves de el.
para optiomizar el desempeño intel introdujo el DIB(Dual Independent Bus) donde el microprosesador accedia a la memoria cache
por el backside bus y a la memoria ram por el frontside bus.
Regularmente la velocidad del microprocesador se determina aplicando un factor de multiplicacion a la frcuencia del FSB. Por ejemplo
si aplicamos un factor de multiplicacion de 5 a un fsb que esta trabajando a 100 MHz se obtiene una velocidad de microprocesador de
500MHz, este procedimiento se conoce como overclocking.
en las viejas maquinas se realizaba cambiando de pocision un puente (jumper)
actualmente se hace desde el setup
Bus Isa(Industry Standar Archchitecture)






Bus AGP



El bus agp se utilizo durante cierto tiempo para conectar placas de video si bien llego a velocidades de transferencia de 2 gb por segundo fue rapidamente reemplazado por el bus pci express y 3 agp
Bus pci express Foto
Se desarrollo entre 1999-2001.
Se desarrollo entre 1999-2001.Este desarrollo tubo varios nombres como:
system i/o input output
infiniband
3gio(third generation input output )
araphade
finalmente el desarrollo en manos del pci-sig que es una ortganizacion sin fines de lucro que tiene asociados a empresas fabricantes de hardware el bus pci express presenta mejores caracteristicas de flexivilidad y velocidad como son la transmicion en serie  y el sistema de conexion puntosç a punto.la transmicion en serie es una de las fasesmas antiguas de las pc la rs232 quesigue presente en los motherboard actuales aunque esta practicamente en desuso frente a interfaces externas superiores como la USB.la transmicion de datos en el bus pci =espress justamente se realiza en serie es decir que los datos pasan bit a bit uno tras otro mientras que las interfaces en paralelo los datos viajan por varios cables a la vez .Actualmente se privilegia el uso de interfases serie,porque utiliza menos tension genera menos interferencias electricas y permite mayor velocidad sin perdida de informacion,ademas son mas simples lo que permite un diseño mas compacto.
la conexion punto a punto quiere decir que la comunicacion entre un dispositivo y otro es directa lo que permite un aprobechamiento total del ancho de banda puesto que cada placa tendra su ancho en particular y se comunicara con otra sin que interfiera en su camino.
por ejemplo: dijimos que el puerto pci estandar o convencional tiene todos los conectores conectados en paralelo por lo9 que comparte el ancho de banda del bus (130mb/seg).
el sistema pci express ,la conexion de los conctores con el chip setse realiza mediante un modulo llamado switch (muchas veces incluido en el puente sur).
podemos comparar el bus pci express y el pci haciendo una analogia con los concentradores de red HUB y switch. en un hub los datos que quieren pasar de una maquina a otra deben pasar todas las que esten en un puerto y otro hasta que esten en el destino correcto
La direccion de una maquina conectada y envia los datos de una asia otra sin pasar por ningun puerto
la conexion basica de pci expres x1 consta de 4 cables 2 para la transmision de datos en un sentido y deos en el otro. cada uno de ellos trabaja a una frecuencia de 2ghz lo que brinda una taza de tran sferencia de datos de 2gb/seg (256 mb/s). debemos conciderar que esos 256mb se transmiten en un solo sentidoy que si contamos que el otro alcanzamos los 512 mb/seg,una sifra nada despreciable teniendo en cuenta los 133 mb seg de los puertos pci.La ranura pci express x4 tiene 4 pares de conectores la pci por 8 tiene ocho pares de conductores y la de 16, 16 pares de conductores.los dispositivos de pci mas comunes son las tarjetas graficas,tarjetas de red.
Interfaz para discos rigidos
veremos la forma en que se transmiten los datos desde los medios de almacenamiento masivos como discos rigidos y lectoras para grabadoras de cd y dvd desde y hacia el motherboard actualmente se usa preponderantemente la serial-ata(SATA)que a remplazado a la interface IDe(ATA).
Interface IDE (Integrated drive electronics)
La interfaz ide es un conector con una doble ilera de pines donde va un conector asociado a un cable plano. regularmente sobre el motherboard se encuentran dos socalos IDE predominados IDE-0 Y IDE-1
la interfaz IDE esta basada en el estandar creado por idm en los años 80´ llamado ATA(advance technology attachment).Por eso esta interfaz tambien se conoce como IDE/ATA.
Con el tiempo fue capaz de soportar discos cada vez mas rapido pasando por las versiones SATA 1,2,3,4,5,6 y fast ATA.en principio esta interfaz soportaba solamente discos rigidos , pero mas tarde se convierte en ATAPI(ATA packet interface) y es capaz de soportar unidadesde cd-rom es por eso en el inicio de una pc con lectora de cd se lee el mensaje ATAPI-CDROM.La evolucion de norma ATA esta directamente relacionado con 2 modos de transferencia de datos PIO(programmable input-output) y DMA(Direct Memory Access).
el modo mas antigui se llamaba pio donde el microprocesados contralaba la transferencia de datos en el modo pio sucedieron varias evoluciones:
PIO-0—>3.,3 MB/S
PIO-1—> 5,2 MB/S
PIO-2—> 8,3 MB/S
PIO-3—>11,1 MB/S
PIO-4—>16 MB/S
devido al bajo rendimiento de la interfaz ATA porque requeria el uso del microprocesados se introduce la tecnologia DMA,de esta forma los discos rigidos pudieron aceder directamente a la memoria sin pasar por el microprocesador para eso se agrego un chip DMA.esta norma fue mejorando hasta llegar a la UDM(ULTRA DMA)que llega hasta 133 mb/s.
Interfaz SATA
la interfaz ATA (paralelo) fue superada en el año 2003 cuendo se introdujo la variante SATA esta nueva interfaz proporciona mayores velocidades de transferencia ,permite mayor longitud de cable y tambien se pueden conectar unidades al instante sin tener que apagar la computadora.Hasta el momento se han desarrolado tres modelos SATA
SATA 1=150 mb/s
SATA 2=300 mb/s
SATA 3=600mb/s
Interfaz scsi(small computer system interface)
es una interfaz estandar para la transferencia de datos entre distintos dispositivos de la computadora.
se utiliza actualmente en los discos rigidos pero tambien interconecta una amplia gama de dispositivos incluyendo escaner , unidades de cd room,unidades de dvd y hasta impresoras.
en el pasado era comun en toda clase de computadoras pero actualmente se utiliza casi con exclusividad en estaciones de trabajo de alto rendimiento como servidores y perifericos de alta gama.en las computadoras comunes se utilizan interfaces mas lentas como SATA Y USB(el usb utiliza un conjunto de comandos scsi para algunas operaciones).
la interface scsi(paralela)a evolucionado a una interfaz serie llamada SAS cuya ultima version es la SAS 600
con una velocidad de transferencia de 6gb/s.
Esta ultima tecnologia se encuentra presente en motherboard para servidores como el s5520hc de intel que soporta 2 microprocesadores intel xeon 5500 con 12 ranuras para memorias ddr3,6puertos psi express ,6 seis puertos SATA 3 Y un puerte SAS 600.
Interfaz USB
el bus USB fue desarrollado en la decada del 90.la propuesta original fue de intel junto con IBM.actualmente el foro usb agrupa a mas de 680 compañias el usb permitio estandarizar la condicion de perifericos como:
mouse
teclado
joystick
escaner
impresora
camaras digitales
telefonos celulares
modem
tarjetas de red(alambricas e inalambricas)
sintonizadoras de tv
discorigidos externos
lectoras y grabadoras de cd y dvd externas
ect…
el exito fue total desplazando al puerto serie,paralelo,ps2,ect.existen 2 tipos de conectores a y b.
y en cada una de los tipo existen 3 versiones estandar,mini y micro.
Bios y arranque de sistemas
El bios es un programa que se encuentra permanentementee almacenado en un chip(firmware) del motherboard y se ejecuta cuando se inicia la pc para verificar y habilitar todos sus componentes principales ,de tal manera que luego se pueda dar pie al inicio del sistema operativo, todo este proseso se conoce como arranque sçdel sistema.
si ponemos arriba de una mesa los componentes de una pc:
motherboard con microprosesador memoria y placa de video
y le conectamos la fuente de alimentacion e,l teclado, el mouse y el monitor, al encender la fuente de alimentacion, “algo” pasa,y estos dispositivos funcionan ¿como ocurre esto si no tiene disco duro ni sistema operativo ? evidentemente hay algo mucho mas basico permanente y previo al sistema operativo que por ende no esta en el disco rigido y que hace que apenas encendemos la fuente haya un reconocimiento del quipo y luego cargue el sistema operativo. eso es el BIOS(basic input outpt system).
los aniguos bios eran memorias rom del tipo eprom que se programaban mediante un  circuito especial y se borraban mediante luz ultravioleta. atra vez de una ventana de cuarzo que tenian para tal fin.
actualmente los bios son de tipo flash
El inicio del sistema
Para iniciar el sistema de la PC el BIOS cumple una serie de tareas consecutivas, es decir si solo pasa a la siguiente si la anterir esta bien. al encender la pc el primer dispositivo que funciona es el micro procesador que busca la primera instruccion para ejecutar, como el disco duro todabia no arranco no hay sistema operativo cargado que pueda tenerla y lo hace en la direccion de memoria 0000(hexadecimal)del bus de direcciones que se en cuentra en el BIOS, en ese momento comienza el inicio de la PC,es decier que se comienza el programa concedido, que hace lo siguiente:
*Revisa el Setup para cargar los parametros almacenados en el(7,8) recordemos que el Setup es el unico lugar del bios  donde el usuario puede entrar y modificar opciones de configuracion basica
*segudo carga los controladores(drivers) y las interrupciones asociadas a los elementos basicos teclado,mause ect.
* busca y habilita la placa de video(muchas placas cuentan con su propio controlador que se encarga en ese instante aparece en la pantalla a continuacion el bios analiza algo bastante importante:

Si este proceso de inicio se produce desde cero (arranque frio) o si se trata de un reinicio generalmente este proceso ocurre despues de instalar un programa para esto verifica el valor de memoria en la direccion 0472, si este valor es 1234 en hex. indica que se trata de un error y pasa por alto el resto de la rutina. En caso contrario realizatodo el proceso llamado POST(power on selft test) lo que implica lo siguiente:
*verifica la ram haciendo una prueba rapida de escritura y lectura sobre cada direccion de la misma
*revisa los puestos USB y PS2 en busca del teclado y mouse
*revisa los conectores PCI y PCI express en busca de las placas conectadas
Si hallara algun problema emitira un mensaje por pantalla o indicara el error mediante sonidos que responden a un codigo tambien existen placas de diagnostico que poseen una indicacion numerica que permite identificar la falla producida durante la rutina de arranque. Estas placas suelen tener conexion PCI. Algunos motherboard ya poseen integrada la placa de diagnostico integrada