El documento describe los principales componentes internos de una placa base de ordenador, incluyendo el microprocesador, la memoria RAM, el chipset y los diferentes buses y conectores. Explica que la placa base conecta todos los componentes y determina el tamaño y compatibilidad de los mismos. También analiza aspectos como el zócalo del microprocesador, los tipos de memoria RAM y sus encapsulados.
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Componentes internos. La placa base
Factor de forma
de la placa base
Determina su tamaño, orientación, las
áreas donde se sitúan los distintos
conectores, dónde están los anclajes y la
forma y el numero de conexiones de la
fuente de alimentación.
Determinará el tamaño y el tipo de otros componentes como la caja y la
fuente de alimentación.
Es el elemento más determinante a la hora de establecer qué
dispositivos son compatibles y cuáles no lo son.
De los componentes internos del ordenador, uno muy importante es
la placa base: gran circuito impreso que sirve para conectar, de
forma concentrada, todos los componentes del ordenador,
directamente o a través de conectores internos o externos.
XT, WTX, AT, ATX, BTX, NLX,
DTX, EBX, ITX, ETX, XTX, etc.
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Componentes de la placa base
Zócalo del
microprocesador
Lugar en el que se inserta el
microprocesador y sirve, no solo
como soporte del mismo, sino
también como conexión con la
placa base.
Socket ZIF (Zero Insertion Force)
Socket LGA (Land Grid Array)
Ranuras para la
memoria RAM
Son los conectores existentes en
la placa base para insertar los
módulos de la memoria RAM.
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Componentes de la placa base
Sistema de arranque
Memoria flash
Memoria CMOS
La pila o batería
Este sistema engloba
los dispositivos
responsables de
ejecutar las rutinas de
inicio del equipos
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Componentes de la placa base
Chipset
Controla las comunicaciones entre el
procesador y el resto de componentes
del sistema.
Puente norte o north bridge
Puente sur o south bridge
Comunica la CPU con los componentes mas
rápidos del sistema. Esta situado cerca de la
CPU y suele tener disipador.
Comunica la CPU con los componentes mas
lentos del sistema. Esta situado lejos de la CPU
al sur de la placa base.
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Componentes de la placa base
Buses del sistema
Buses internos
Buses externos
Buses de expansión
Ranuras de
expansión o slots
ISA (Industry Standard Architecture)
PCI (Peripheral Component Interconnect)
AGP (Accelerated Graphics Port)
PCI Express, PCI-E o PCIe
Canales o líneas
por donde circula la
información
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Componentes de la placa base
Conectores
internos
Elementos de la placa base
destinados a conectar con la
misma los dispositivos internos
del sistema.
Conectores
externos
Elementos de la placa base que
sirven para conectar a la misma
los periféricos de E/S.
• PS/2
• Serie
• Paralelo
• USB
• SATA
• Ethernet
• Audio
• Conector para juegos
• IEEE 1394
• Conectores de vídeo
IDE (ATA o PATA), SATA, USB, FDD, FAN y conectores de
alimentación
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El microprocesador
Su función es dirigir al resto de componentes del ordenador para
ejecutar las instrucciones de los programas.
Características
Al hablar de tipo de procesador nos referimos a la marca
y al modelo del procesador.
Tipo de
procesador
• Interna: de funcionamiento del procesador. BSB
• Externa: del bus o velocidad FSB.
Velocidad
Para elegir un microprocesador hay que tener en cuenta
cuántos niveles de caché tiene el dispositivo (2 o 3).
Caché
Existencia de unidad de coma flotante (FPU), número de
bits del bus de direcciones, número de bits del bus de
datos, tipo de zócalo o ranura que utiliza y voltaje que
necesita (externo/interno).
Otras
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El microprocesador
Refrigeración del procesador
La temperatura de la CPU debe mantenerse dentro de unos límites
determinados para su correcto funcionamiento.
Disipador o heatsink
Elemento metálico sin partes móviles
que ayuda a eliminar el exceso de calor
de cualquier dispositivo del ordenador con
el que esté en contacto, transfiriendo el
calor desde dicho dispositivo al aire.
Ventilador, fan o
cooler
Elemento activo, con partes móviles,
que provoca una rápida circulación del
aire caliente que le transmite el disipador.
El funcionamiento normal de un procesador hace que
se genere calor, que se verá incrementado cuanto
mayor sea el voltaje al que funcione o el rendimiento
que se exija al procesador.
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La memoria RAM
Para que la CPU pueda ejecutar un programa, este debe
haber sido cargado previamente en la memoria RAM.
Tipos de
memorias RAM
DRAM
SRAM
Dispositivo utilizado para almacenar las instrucciones y datos de los
programas que se están utilizando.
SDRAM
DDR-SDRAM
DDR2
DDR3
• Permite tanto la lectura como la escritura
• Memoria volátil
• De acceso aleatorio (Random Access Memory)
Características
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La memoria RAM
Encapsulados
Los chips de memoria están soldados a
una placa a fin de protegerlos y poder
conectarlos todos a la vez.
Los elementos que permiten distinguir los distintos tipos de encapsulados
son el número de contactos (llamados pines) con que cuentan, la
longitud del slot en el que se insertan, dónde están situadas las
muescas que hacen de guía y la tasa de transferencia de datos que
soportan.
Tipos más
comunes de
encapsulados
DIMM (Dual In-Line Memory Module)
RIMM (Rambus In-Line Memory Module)
SO DIMM y microDIMM
Notas del editor
Hardware y Software, vamos a empezar con el hardware y lo más importante los componentes internos de ordenador, ejercicio 1 decir los que conocemos antes de empezar a estudiar el tema.
Factor de forma determina, el tamaño, la orientación, las áreas donde se sitúan los distintos conectores, los anclajes, los puertos, las ranuras de expansión.
El primer factor de forma fue el XT de IBM, después cada nueva generación de procesadores y de placas base ha dado lugar a nuevos factores de forma.
El factor ATX es la evolución del AT, son placas base rectangulares que permiten una buena ventilación, disponen de un solo conector de 20 o 24 pines que tiene forma y solo se puede conectar en una posición.
El BTX lo desarrollo INTEL, para mejorar el ATX, pero al no ser compatible ninguno de los componentes de ATX, no se adopto masivamente.
Al principio los microprocesadores iban soldado en la placa base.
Puede ser:Zócalo (socket) es un cuadro con pequeñas conexiones donde se pincha el microprocesador.
Slot o ranura, el procesador se inserta verticalmente.
Las clases de zócalo son:
ZIF, el procesador se inserta fácilmente si fuerza y al bajar una pequeña palanca, el microprocesador que da insertado y al subirla se libera.
LGA, el microprocesador no tiene pines, va directamente sobre la placa base.
Ranuras para la memoria RAM, al principio los chip de memoria iban soldados a la placa. Cuando eran muchos no resultaba nada práctico, por eso empezaron a soldar varios de estos chips a una pequeña placa, dando lugar a los módulos de memoria (encapsulados). En la actualidad estos módulos vienen empaquetados en los módulos SIMM.
Las ranuras de las memorias deben ser compatibles con estas para que las muescas y los pines coincidan.
Memoria flash: Almacena la BIOS (Basic Input Output System). Localiza todas las unidades del sistema y ejecuta las rutinas de arranque para cargar el sistema operativo en la RAM
Memoria CMOS: (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Contiene información básica de los recursos disponibles en el sistema.
La pila: (baterry) mantiene en funcionamiento sin corriente, el reloj del sistema y la memoria cmos.
Chip CIRCUITO INTEGRADO
Set CONJUNTO
CONJUNTO DE CIRCUITOS INTEGRADOS, controla las comunicaciones entre el procesador y el resto de componentes, tanto si están situados en la placa base, como en las ranuras de expansión. En la antigüedad había muchos chipset, ahora solo dos.
Puente norte, comunica la CPU con los componentes rápidos (memoria, PCI express, AGP, puente sur), como trabaja a mucha velocidad se puede sobrecalentar y puede tener hasta ventilador.
Puente sur, comunica la CPU con los componentes más lentos (puerto serie, paralelo, ATA, SATA, USB, tarjeta de red)
Los componentes que controla cada puente varían según la placa base pero siempre el norte los rápidos y el sur los lentos.
Buses internos: Comunican unidades dentro de un chip, pe.: la UAL con la cache L1
Buses externos: Comunican elementos que están en la placa base, pe.: la CPU con la memoria.
Buses de expansión: Comunican la placa base con las unidades externas que esta conectadas a las ranuras de expansión, pe.: la tarjeta de video, la tarjeta de sonido …
LAS RANURAS DE EXPANSIÓN son regletas de plástico, con conectores eléctricos, donde se insertan los dispositivos que se quieren conectar a la placa base, o sea las tarjetas de expansión. Explicar tarjetas de expansión.
La información circula entre la tarjeta y la placa a través del bus correspondiente.
En la diapositiva se aprecia la evolución de las ranuras o lo que es lo mismo de los buses:
ISA: se comenzó a usar el 1980 y ya está en desuso.
PCI: muy utilizado, permite plug and play, permite la conexión de casi todos los dispositivos, excepto algunas tarjetas gráficas.
AGP: se empezó a utilizar para acelerar las tarjetas de video, pero ahora está en desuso a favor de PCI Express.
PCI Express, PCI-E, PCIe: desarrollada por Intel, permite la transmisión de datos es serie, entre la placa y la tarjeta.
Como el fabricante de los dispositivos, no es el mismo que el de las placas, es necesario que los conectores este estandarizados para permitir la correcta conexión de los dispositivos.
Los conectores externos quedan en la parte de atrás de la carcasa.
Los conectores están evolucionando rápidamente, según se van popularizando nuevos periféricos.
Explicar todos los conectores según el libro.
En el tema 1 vimos el microprocesador desde el punto de vista lógico, ahora lo vemos desde el punto de vista físico, como dispositivo.
Tiene varios nombres. Es el cerebro.
Es un encapsulado cuadrado o rectangular que contiene una placa de silicio en la que se integran los circuitos y transistores donde esta las partes lógicas: UC, ALU y registros. En la parte inferior, tiene los pines que sirven para conectarlo al zócalo.
Las características nos van a permitir distinguir unos procesadores de otros:
Tipo: las marcas principales son AMD e INTEL, ver la tabla del libro pág.41
Velocidad:
La velocidad de un ordenador está en relación directa con la velocidad del microprocesador, o lo que es lo mismo, depende de la cantidad de instrucciones que este puede ejecutar en un segundo. La velocidad de un micro se medía hace muchos años en hertzios (teniendo en cuenta que 1 hertzio indica que se realiza una operación cada segundo, 1 KHtz. -1000 Hz.- indica que se realizan 1000 operaciones por segundo) y actualmente se expresa en megahertzios (1 MHz = 1.000 KHz) y en gigahertzios (1 GHz = 1.000 MHz). Así, por ejemplo, un microprocesador actual a 3,2 GHz es capaz de realizar 3200 millones de instrucciones en un segundo.
Sin embargo, hay que resaltar que un ordenador con un microprocesador a 3 GHz no será nunca el doble de rápido que uno con un microprocesador a 1,5 GHz, ya que hay que tener muy en cuenta otros factores como la calidad del resto de componentes.
La velocidad interna, BSB, es a la que trabaja internamente el microprocesador y es de unos pocos GHz.
La velocidad externa, FSB, es a la que se comunica el microprocesador con el resto de los componentes de la placa se mide en MHZ
La relación entre las dos velocidades es el multiplicador. Es el numero por el que hay que multiplicar el FSB para obtener el BSB. Explicar margen y ejemplo resuelto.
Número y tamaño de las memorias cache: Recordamos que si el microprocesador tiene dos niveles de caché uno esta dentro del microprocesador y otro fuera en la placa base, pero si tiene tres niveles el L1 y L2 están dentro y el L3 estará fuera.
Es importante saber si la L1 tiene almacenamiento separado para los datos y para las instrucciones. Es importante el tamaño de la caché la L1 suele ser de pocos KB y la L2 de varios MB. Margen relación entre la RAM y la caché y ejemplo.
Explicar otras características, según el libro.
Para conseguir que el procesador funcione a una temperatura aceptable hay que refrigerarlo constantemente, lo norma es una refrigeración por aire con dos elementos uno pasivo (el disipador) y otro activo (el ventilador).
El disipador se suele fabricar con metales que sean buenos conductores del calor, aluminio, cobre, para evacuar mejor el calor, a mayor superficie de contacto con el aire mayor será la disipación y más calor evacuan por eso se hacen de varillas.
La unión entre el disipador y el dispositivo se hace mediante una pasta térmica para asegurar una baja resistencia térmica entre el componente y el disipador.
El ventilador se coloca encima del disipador y hace que el conjunto se enfrié más rápidamente el evacuar el calor excedente a más velocidad.
ANTES DE EMPEZAR:Como ya hemos visto para que la información acceda a la CPU, debe seguir una jerarquía de memoria que van de la más lenta a la más rápida: disco duro o memoria secundaria, RAM, caché y registros y al procesador.
Para distinguir los tipos de memoria RAM se hace en función de unos parámetros que son: Refresco, Transferencia de datos, Frecuencia del bus y Índice PC.
Tipos de RAM:
DRAM: Ram dinámica. Requiere constante refresco de los datos contenidos. Es más lenta pero más económica va de 1GB a 4GB, repartidos en 1 o dos módulos de memoria de 2GB cada uno, aunque en la actualidad ya hay módulos de 4GB.
SRAM: Ram estática. Necesitan refrescar menos veces. Son más rápidas pero mas caras, se reservan para las memorias caché.
Dentro de los tipos de DRAM van de los más lentos a los más rápidos. Explicarlos por el libro.
Explicar el motivo de encapsular los chips de memoria.
Explicar los tipos de encapsulado por el libro página: 47.
Explicar la configuración de la memoria en dual chanel. Que permite acceder a dos módulos de memoria al mismo tiempo. Esto se consigue añadiendo un segundo controlador de memoria al puente norte. Explicar los requisitos que debe tener un ordenador para trabajar en dual chanel.