Citar por lo menos cinco parámetros que pueden ser ajustados en
el Setup.
Describir los tipos de memoria encontrados en una placa madre.
Reconocer los tipos de memoria RAM.
Realizar el montaje de una placa madre en un gabinete.
Introducción:
La placa madre es el componente principal de un sistema de computador personal.
En ella se encuentran los circuitos principales, el procesador, y es la
que determina la velocidad, confiabilidad y estabilidad del sistema.
A lo largo del tiempo, han evolucionado desde simples tarjetas de circuitos
impresos con pocos chips controladores de soporte al procesador, a tarjetas
complejas, con soporte a varios procesadores, interfaces incluídas
y circuitos de alto rendimiento. Junto con el procesador, es el componente
de mayor influencia en el desempeño final del sistema.
El factor de forma
de la placa: Está relacionado con el gabinete en el cual
será instalada. Así como existen varios tipos de gabinete,
habrán placas madre con las medidas adecuadas tales que quepan en
ellos.
Los factores de forma son: Tipo torre, Tipo mini torre, y ATX. Esto
es válido para máquinas clónicas, no así para
computadoras de marca, que casi siempre tienen medidas aproximadas, pero
no iguales.Los factores de forma del gabinete y de la placa deben ser equivalente.
Hoy en día la placa tipo ATX es en la práctica la única
que existe, por tanto hay que tener en cuenta sus medidas a la hora de
instalarla en un gabinete diferente. Es posible que quepa en el mini torre,
pero mejor verificar antes. Es decir, la placa debe caber, y también
los agujeros para los tornillos deben coincidir.
El factor de forma ATX fue especificado por Intel, y tiene las siguientes
ventajas:
Mejor distribución de ventilación en la placa.
Redistribución de los componentes para economizar espacio.
Conector de fuente ampliado, que permite el voltaje 3.3V y on/off por software.
Reubicación de la interface IDE integrada, que facilita la conexión
de discos duros y disketera.
Relocalización de las ranuras para memoria RAM, para mayor comodidad.
Placa madre tipo ATX
Ranuras de expansión
A pesar de la creciente tendencia a integrar la mayor cantidad posible
de componentes dentro de la placa madre, lo que redunda en reducción
de costos, siempre tendrán ranuras de expansión, para que
el usuario pueda colocar la tarjeta acorde a sus necesidades.
Las ranuras de expansión son los conectores disponibles para
instalar tarjetas para comunicar la placa madre con el periférico,
según la necesidad del usuario. Por ejemplo, allí se insertan
las tarjetas de video, tarjeta de sonido, capturadoras de audio, de video,
interfaces especiales, entre otras. En fin todas aquellas que no estén
ya integradas en la placa madre. Se le conoce también como bus de
I/O.
Un bus es un conjunto común de conductores que se utilizan
para transportar señales digitales entre los diferentes componentes
del sistema. La computadora tiene varios buses, uno de los cuales es el
de Entrada/Salida (I/O en inglés Input/Output). Generalmente cuando
se dice Bus, se confunde con las ranuras de expansión.
Otros buses son el bus del procesador. Es el conjunto de "cables"
o más bien pistas de cobre, que comunican al procesador con el chipset.
El chipset es conjunto de chips que controla la comunicación entre
el procesador y los demás componentes de la placa madre.
El bus de memoria, que es el que comunica el procesador con
la memoria principal. Normalmente, es bastante menor que la velocidad del
bus del procesador.
El bus de direcciones es el que transporta los valores de direcciones
de memoria a los cuales se desea acceder.
Los buses de Entrada/Salida se distinguen por: Ancho del bus (cuántos
bits tiene de capacidad), Velocidad (a cuántos Megahertz funciona),
Cantidad de dispositivos (cuantas tarjetas pueden haber conectadas en la
misma placa), capacidad de bus mastering (si dispositivos en el bus pueden
tomar control del mismo).
Entonces, en lo que se refiere a las ranuras de expansión, tenemos,
(en el orden en que fueron apareciendo)
ISA
Apareció con las primeras computadoras, en los primeros años
de la década del 80.
Tiene 16 bits de ancho, y corre a 8 Mhz, que era la mayor velocidad
de procesamiento en la época. Más tarde, los procesadores
se fueron haciendo más rápidos, pero por razones de compatibilidad,
el bus ISA se quedó en esa velocidad.
No es un bus rápido, pero es suficiente para algunas aplicaciones,
como puertos seriales, puertos paralelos, modems.
Va camino a la obsolescencia, ya que no es un bus inteligente, y tiene
numerosos conflictos con otros dispositivos en el mismo, que deben ser
solucionados manualmente.
EISA
De 32 bits, compatible con el ISA. Soporta plug and play. Obsoleto
VESA
LOCAL BUS
Introdujo el concepto de bus local, que es un canal de comunicación
directo con el procesador. Lla razón principal de su introducción
fue mejorar el rendimiento de la tarjeta de video.
Es de 32 bits, y su bus es una extensión del bus del procesador
486. Es una ranura ISA con una extensión más fina. Corre
a 33 Mhz. Se limitaba como máximo a tres dispositivos. Normalmente
se podían utilizar hasta dos sin problemas, pero le agregabas una
tercera tarjeta Vesa y la máquina reseteaba, etc.
Es considerado obsoleto, ya que estaba optimizado para el procesador
486.
PCI
Es el más popular actualmente. El PCI (Peripheral Component Interconnect)
fue presentado por Intel en 1993.
Es un bus de 32 bits que corre normalmente a 33 Mhz, pero puede llegar
a 66 Mhz, y alcanzar 64 bits.. Es controlado por un circuito especial en
el chipset que está diseñado para manejarlo.
Es el de mayor desempeño.Entr otros, sus características
resaltantes son:
Modo Burst (ráfaga): después
de darle una dirección de inicio, se transmite a través de
él todo un bloque de datos, sin interrupción.
Bus Mastering: mejora el rendimiento,
ya que puede tomar control del bus y realizar transferencias de datos.
Puede hacer que varios dispositivos hagan transferencias directas simultáneamente,
sin bloquear el bus. Además, si nadie está usandolo, el que
lo ocupa puede usar todo el ancho de banda disponible. Es como una red
en la placa madre.
Gran ancho de banda: La norma permite
hasta 66 Mhz, 64 bits.
No limita la cantidad de dispositivos conectados.
Maneja internamente en forma inteligente las interrupciones, teniendo
muy pocos conflictos.
Soporta plug and play, identifica
las tarjetas insertadas y en conjunto con el sistema operativo, le asigna
los recursos necesarios.
AGP
El mayor consumidor de ancho de banda en el bus siempre fue el subsistema
de video. Para mejorar esto, fue desarrollado el AGP (Acelerated Graphics
Port). Fue presentada por Intel en 1997. Éste es más bien
un puerto antes que un bus, ya que solamente puede haber una ranura de
este tipo.
A medida que el software evoluciona va pidiendo más y más
al subsistema de video. En las condiciones actuales, esto estaba llevando
a la saturación al bus PCI, y pidiendo cada vez
más memoria RAM.
El sistema AGP es una interface de alta velocidad, dedicada exclusivamente
a la tarjeta de video.
Físicamente luce similar al PCI.
Es de 32 bits, y corre a la misma velocidad que el bus de memoria de
Intel, 66 Mhz, lo que da un ancho de banda de aprox. 250 MB por segundo.
Tiene un modo 2X, que duplica este ancho de banda, y en el modo 4X, llega
hasta a 1GB por segundo.
Puede utilizar la memoria RAM del sistema como memoria de video, si
fuera necesario. Incluso, versiones económicas de tarjetas de video
vienen sin memoria dedicada, utilizando directamente la RAM del sistema
como memoria de video.
El AGP es soportado por el Windows 98 y el Windows 95 v.2.
IEEE
1394 Firewire
Para conectar dispositivos externos a gran velocidad, fue desarrollada
la norma por el IEEE. Tiene tres velocidades: 100 Mb/seg, 200 Mb/seg. y
400 Mb/seg. Los periféricos se conectan en cascada (como el SCSI).
Actualmente las cámaras de video digitales tienen este tipo
de interface, y si la máquina PC está equipada con ésta,
se podrán transferir imágenes en forma digital sin pérdida
de calidad.
Bus
serial Universal (USB)
Es similar al Firewire, pero solamente llega hasta 12 Mb/segundo. Se van
encadenando secuencialmente los dispositivos, como webcam, cámaras
digitales, teclados, mouses, etc. Se pueden conectar "en caliente", y son
detectados automáticamente por el W98.
Procesadores
Arquitectura
interna
El procesador se divide internamente en varios bloques que realizan
diferentes funciones.
Ellos son:
Registros: posiciones internas
de memoria que almacenan datos que están siendo utilizados por el
procesador.
Interface con el bus: es la parte
del procesador que se comunica con el mundo exterior.
Unidad de control: Es el circuito
que controla el flujo de información dentro del procesador.
Unidad de ejecución: ejecuta
las operaciones en formato de números enteros.
Unidad de punto flotante: ejecuta
las operaciones matemáticas en formato de punto flotante.
Cache interna (Level 1): La memoria
cache almacena las posiciones de memoria recientemente utilizadas. La cache
Level 1 es la que se encuentra internamente al procesador.
Caché externa (Nivel 2): es
externa al procesador.
Conjunto de instrucciones: son las instrucciones que el procesador
es capaz de ejecutar.
CISC
vs. RISC
El objetivo de un procesador es siempre hacer más cosas en el
menor tiempo posible. Para alcanzar esto, se pueden ejecutar más
instrucciones en menos tiempo, o hacer más cosas al mismo tiempo.
Por eso, existen básicamente dos tipos de máquina: las
CISC
y las RISC Las máquinas CISC (complex instruction set computer), máquina
de conjunto de instrucciones complejo, utilizan gran cantidad de instrucciones,
complicadas, para intentar hacer más cosas con cada una.
Las máquinas RISC (Reduced instruction set computer), máquina
de conjunto de instrucciones reducido, usan un pequeño número
de instrucciones simples, haciendo pocas cosas con cada una, pero ejecutándolas
rápidamente.
Piense en la analogía de andar en bicicleta de varias velocidades.
Con el engranaje grande, podés pedalear más rápido
y aumentarás la velocidad (RISC). Con el engranaje chico, aunque
pedalees más despacio, te irás relativamente rápido
(CISC). Lo bueno sería que puedas usar el engranaje chico y pedalear
rápido. (muy cansador!)
En junio del 2000 fue lanzado el procesador Crusoe,
que utiliza un innovador mecanismo de traduccion de las instrucciones
externas a sus propias instrucciones, con resultados muy buenos.
Arquitectura
externa
Es la forma en que el procesador se comunica con las otras partes del
sistema.
Algunos factores son:
Velocidad de reloj: la frecuencia
máxima en la cual realizan operaciones.
Velocidad del bus de memoria: frecuencia con la que trabaja la memoria.
Ancho del bus de datos: a cuántos bits se comunica con el exterior.
Por ej. 32 bits, 64 bits.
Ancho del bus de direcciones: cuánto es el máximo de
memoria que este procesador es capaz de acceder.
Multiprocesadores: si el procesador permite compartir las tareas junto
con otro en la misma placa madre.
Overclocking:
es hacer funcionar el reloj de la máquina y por tanto la máquina
misma, a una velocidad mayor a la especificada. Se hace aumentando el factor
multiplicador del reloj principal (cristal de cuarzo). La velocidad de
procesamiento aumenta, pero esto puede llevar a problemas de inestabilidad
y aumento de la temperatura del sistema.
Más detalles consulte
overclocking en la web.
Generaciones de
procesadores
A lo largo del tiempo, los procesadores fueron evolucionando.La empresa
Intel
siempre fue la pionera y líder del mercado. Tradicionalmente otras
empresas como AMD y Cyrix fabricaron
procesadores de características similares, a menor precio, manteniéndose
en un porcentaje bajo del mercado. Esa tendencia ha empezado a cambiar
con la entrada más fuerte y agresiva de AMD, con sus nuevos Athlon
y Duron.
Así, los procesadores de esta línea son llamados arquitectura
x86,
ya que son compatibles en software (el código escrito para uno,
puede correr en otro procesador similar)
La base del éxito de la arquitectura x86 es la llamada compatibilidad
reversa, según la cual, las generaciones nuevas de procesadores
pueden ejecutar programas escritos para la generación anterior.
Para cada procesador, hasta el 486, existía su correspondiente
coprocesador matemático, que es un chip dedicado a hacer operaciones
en punto flotante. A partir del Pentium, ha viene incluído
en el mismo.
Podemos tener, en orden de aparición en el mercado, los siguientes:
8086/8088
(1979)
Ambos son internamente iguales, con registros de 16 bits. El 8086 se comunica
con el exterior en bloques de 16 bits, mientras que el 8088 lo hace a 8
bits.
Primero fue lanzado el 8086, pero como no existían periféricos
de 16 bits, se lanzó la versión "recortada", el 8088, que
se puede comunicar a 8 bits.
El 8086
El 8088
Tienen 20 líneas para direcciones, por tanto pueden acceder a un
máximo de 1 MB de memoria.
Son chips que tienen las líneas de datos e direcciones multiplexadas,
es decir, usan las mismas patitas para enviar en un momento los datos,
en otro momento las direcciones.
Llegó a funcionar hasta a 16 Mhz. Su coprocesador matemático
es el 8087.
Surgió el primer clone, el llamado procesador NEC V20, 20% más
rápido que el similar de Intel, y además ejecutaba código
del z80 (no usado en PCs).
80186 (1980)
Utilizado en aplicaciones dedicadas, no tuvo éxito en la arquitectura
PC. Es una ligera evolución del 8086.
80286
(1982)
Aparecieron nuevas instrucciones, y además las líneas de
direccionamiento son 24, por tanto puede acceder a un total de 16 MB.
Utiliza pines dedicados exclusivos para datos y otros para direcciones
(ya no multiplexa).
Puede trabajar en modo protegido, pero el sistema operativo DOS no
lo admite. Peor, para cambiar entre modo real (8086) y modo protegido,
había que resetear la máquina.
Llegó a 25 Mhz. Su coprocesador matemático es el 80287.
80386
32 líneas para direcciones, es decir, se puede acceder hasta a 4
Gigas de memoria.
Se agrega otro modo de operación, modo real virtual, que hace
que dentro del modo protegido se puedan ejecutar aplicaciones de modo real
(DOS).
La versión original del 386 era de 32 bits de ancho de bus de
datos.
Para poder utilizar los periféricos de 16 bits, se lanzó
una versión "reducida", el 386 SX, de 16 bits, y al original se
le rebautizó 386 DX.
Se introdujo la memoria cache externa. Su coprocesador matemático
es el 80387.
Los clones, fabricados por AMD tuvieron mucho éxito.
80486
Agregó la caché interna, de 8 KB, y el coprocesador matemático
incluído. Inicialmente no tuvo éxito, por lo que Intel lanzó
una versión reducida, sin coprocesador, llamada 486 SX, y al original
le llamó 486 DX. Existieron algunas prácticas comerciales
medio extrañas en la Intel, al vender el 487 como un coprocesador
para el 486 SX, cuando en realidad era un procesador 486 DX con algunas
patitas cambiadas de lugar. Así, si uno tenía el 486 SX,
tenía que agregarle el coprocesador, que era carísimo en
comparación con el 486 DX, cuando en realidad internamente eran
la misma cosa.
AMD lanzó un clónico que tuvo mucho éxito.
Algunas variantes del 486 fueron el 486 DLC, que tenía núcleo
de éste, pero compatibles en patitas con el 386, pudiendo entonces
ser usado en las placas 386 existentes siendo una opción de upgrade
bien barata. Otra fue el 486 SLC, optimizado para notebooks, con ahorro
de energía. No tenían cache interna ni coprocesador, pero
admitían hasta 512 KB de cache externa.
Surgió el concepto de velocidad interna del procesador y velocidad
externa de comunicación, con el 486 DX2. Éste funcionaba
internamente al doble de velocidad que externamente, lo que facilitaba
el diseño de la placa madre. Así, el 486 DX2 de 66 Mhz funcionaba
a este velocidad internamente, pero se comunicaba con la placa madre a
solo 33 Mhz. El DX4 de 100 Mhz, se comunicaba con el exterior a 33 Mhz.
Desconozco por qué no era DX3, probablemente un problema de registro
de
marcas.
El 486 DX2
El 486 DX 4
Empezó un litigio judicial de Intel contra los fabricantes de
clones (AMD), por utilización del mismo nombre en los procesadores.
Perdió Intel, y a partir de entonces, los procesadores tendrán
nombres registrados, ya no solamente números.
586
El 586 es una evolución de Cyrix sobre la arquitectura del 486,
con componentes de última generación. Funcionaba a 133 Mhz,
en placas hechas para el 486. Otra opción de upgrade de bajo costo
para esta generación.
Pentium(1992)
Contiene más de una unidad de ejecución, admitiendo procesamiento
paralelo.
Llega hasta a 233 Mhz. El pentium MMX es capaz de ejecutar un conjunto
de instrucciones ampliado en 57, optimizado para aplicaciones multimedia.
(MMX - Multi Media eXtensions)
Tiene memoria cache interna dividida en dos bancos, uno para instrucciones(8K)
y el otro para datos(8K). En el MMX, los bancos son de 16 KB cada uno.
Su voltaje es de 3.3 Voltios. La versión MMX es de 2.8 Voltios.
Los registros son de 32 bits, y se comunica al exterior a 64 bits.
Admite 32 bits en direccionamiento.
El AMD K6 MMX es la versión de AMD de este procesador, tiene
más cache (dos bancos de 32 KB cada uno), lo que hace que su desempeño
sea superior en aplicaciones normales. La unidad de punto flotante (coprocesador
matemático) no era tan buena.
Pentium
Pro
Lanzado en 1995, junta en la misma cápsula al procesador y a la
cache nivel 2 (externa).
Tiene cache externa de 512 KB dentro de la misma caja, corriendo a
la misma velocidad del procesador.Sus registros son de 32 bits, se comunica
con el exterior a 64 bits.Cache interna en dos bancos de 8K.
Con cuatro unidades de ejecución. Destinado originalmente al
mercado de servidores de red de 32 bits, no admite las instrucciones MMX.
Su desempeño no es bueno en sistemas operativos que no son totalmente
de 32 bits.
Al lanzarse este procesador se lanzó también el factor
de forma ATX.
Llegó a 233 Mhz, y actualmente está descontinuado.
Pentium
II
Es como el Pentium Pro, pero que admite las instrucciones MMX. Introduce
el nuevo zócalo para procesadores llamado SEC.(Single Extreme Contact)
5 unidades de ejecución, con cache nivel 1 en dos bancos de
16 KB, y cache nivel 2 integrada en el mismo paquete, de 512 KB, pero corriendo
a la mitad de la velocidad del procesador.
Tiene dos buses de comunicación con el exterior, uno para la
cache nivel 2, y otro para la memoria principal.
Llega a 650 Mhz de velocidad.
Celeron
Es la versión barata del PII. Su núcleo es similar al PII,
pero originalmente sin cache nivel 2, aunque en sus versiones posteriores,
vino con cache externa (nivel 2) de 128 KB. Hay versiones de hasta 600
Mhz.
Pentium
III
Es la gama de mayor rendimiento de Intel, tiene características
de máquina RISC, y la cache externa (en la misma caja) de 512 KB
corre a la misma velocidad que el procesador.
Llega a 1 Gigahertz.
AMD
K6-2
Actualmente descontinuado, compite con el Celeron, tiene dos bancos de
32 KB de cache interna nivel 1. Es compatible en patitas con el Pentium,
por lo que se puede usarlo en placas hechas para este procesador, siendo
una alternativa de upgrade muy barata y con excelentes resultados.
AMD
Athlon
AMD
Duron
Procesadores recientemente lanzados, destinados a competir el primero con
la gama alta de Intel (PIII), y el segundo con la gama baja (Celeron y
PII). Llegan a 1 Gigahertz, a precios muy competitivos.Busque más
información sobre los mismos en el site de AMD.
Zócalos
para procesadores
Cada generación de procesadores tiene sus zócalos, que son
las ranuras en las cuales se los puede insertar en la placa madre. Cada
una es compatible solamente con los de la misma familia. Esta es más
bien una estrategia de mercado de los grandes fabricantes, para forzar
la actualización de las placas madre, y últimamente como
un factor más en la cerrada competencia.
En este sentido, los competidores de Intel siempre fabricaron generaciones
nuevas de procesadores capaces de funcionar en zócalos de la generación
anterior. Por ejemplo, el AMD K6-2 cabe en el zócalo del Pentium,
siendo el desempeño del clone muy superior a éste.
Así, existen el socket 7 (para Pentium), el Slot 1 y Slot 2
para el PII y el PII, el Slot A para la nueva generación AMD, y
así sucesivamente. Tenga en cuenta esto cuando vaya a adquirir una
placa madre sin el procesador.
Para una lista muy completa de los diferentes tipos de zócalos,
recurra a CPU socket
charts ( en inglés)
Reguladores
de voltaje
Antiguamente, los procesadores funcionaban todos a 5V, que es la norma
TTL de circuitos digitales. Cuando apareció el Pentium original,
tuvo problemas por calentamiento, lo que llevaba a funcionamiento errático
del mismo. Entonces, el fabricante decidió bajar el voltaje de funcionamiento
a 3.3 Voltios. En la próxima generación, esto bajó
aún más a 2.8 Voltios.
Entonces, para que las placas puedan ajustarse al voltaje del procesador
instalado, y ya que la fuente de PC común suministra solamente 5Voltios,
se instala en la placa madre un regulador de voltaje, que con los jumpers
de configuración correctamente colocados, alimenta al procesador
en el voltaje especificado.
Los procesadores más nuevos tienen una forma de detección
del mismo, e identificación del voltaje de funcionamiento, de forma
automática.
Clock
Para que el procesador pueda sincronizar sus operaciones, realiza las mismas
cada vez que recibe un pulso de un oscilador, llamado clock. Cuántos
más pulsos reciba, más operaciones realizará. Por
eso, si la frecuencia del clock es más alta, más rápido
será.
Los osciladores a Cristal de cuarzo son los más estables y precisos
actualmente, por tanto, se utilizan de este tipo para generar los pulsos
para sincronizar las operaciones de los procesadores.
Para hacer una misma placa para diferentes velocidades de procesadores,
se colocan jumpers de configuración, que modifican el factor multiplicador
del clock. Cambiando los jumpers, se hace llegar al procesador un clock
de frecuencias diferentes. (Si éstas son mayores, tenemos el famoso
overclocking)
Jumpers
de configuración
Para configurar el voltaje de alimentación del procesador, la velocidad
del reloj, la velocidad del bus, etc. Hay una tendencia de hacer las placas
"jumperless", es decir, sin jumpers, totalmente configurables por software.
Utilice este material solamente como apoyo a sus notas de aula
