La placa base, también conocida como placa madre o tarjeta madre (del inglésmotherboard o mainboard) es una tarjeta de circuito impreso a la que se conectan los componentes que constituyen la computadora u ordenador. Es una parte fundamental a la hora de armar una PC de escritorio o portátil. Tiene instalados una serie de circuitos integrados, entre los que se encuentra el circuito integrado auxiliar, que sirve como centro de conexión entre el microprocesador, la memoria de acceso aleatorio (RAM), las ranuras de expansión y otros dispositivos.
Va instalada dentro de una caja o gabinete que por lo general está hecha de chapa y tiene un panel para conectar dispositivos externos y muchos conectores internos y zócalos para instalar componentes dentro de la caja.
La placa base, además, incluye un firmware llamado BIOS, que le permite realizar las funcionalidades básicas, como pruebas de los dispositivos, vídeo y manejo del teclado, reconocimiento de dispositivos y carga del sistema operativo.
PLACA BASE: COMPONENTES Y FUNCIONES DE ESTOS.
La placa base es la placa sobre la que se conectan todos los demás elementos que conforman nuestro ordenador, y por lo tanto se trata de un elemento fundamental.
Es un componente se que escuentra en continua evolución, y poco tiene que ver una placa base actual, como la que podemos ver en la imagen superior, para Pentium 4, y la que podemos ver en la imagen inferior, para Pentium III, aunque muchos elementos se mantienen.
Estamos ante el elemento más importante, junto con el microprocesador, de un ordenador y a la vez ante el que a veces no le damos la importancia que realmente tiene. Cuando configuramos nuestro ordenador siempre nos preguntamos ¿Qué procesador pondré? ¿Qué gráfica? ¿Qué memoria?, incluso nos preguntamos que caja vamos a poner, pero pocas veces nos planteamos no ya las prestaciones sobre el papel de la placa base que vamos a montar, sino la calidad de ésta, cuando de ella depende en gran medida el rendimiento posterior de nuestro ordenador, ya que de nada nos va a servir instalar el procesador más potente, el último modelo de tarjeta gráfica o la memoria más rápida del mercado si luego la calidad de los componentes de la placa base no permiten sacarles al resto de elementos su máximo rendimiento.
Cuando elegimos nuestra placa base (también llamada Placa Madre, MainBoard o MotherBoard) nos encontramos con infinidad de marcas y modelos (sin tener en cuenta, además, los diferentes sockets). Pero… ¿son iguales una a otra? ¿Es mejor la más cara? ¿Son iguales todas las marcas?. La respuesta a estas dudas no es tan sencilla. En principio seria NO. En las placas base sí que hay una escala de precios que se corresponde con calidades y rendimientos.
El formato actual de las placas base es el ATX, en sus dos versiones más extendidas. ATX (de 305 mm x 244 mm) y Mini ATX (de 284 mm x 208 mm), aunque hay más versiones, dependiendo de las medidas.
Ambos formatos tienen un panel trasero de formato estandarizado de 158.75 mm x 44.45 mm, en el que se concentran los conectores para los componentes I/O de la placa base (teclado, ratón, puertos USB, puertos RS-232, puerto paralelo, etc.). También sigue un patrón en la colocación de los elementos tales como micro, memorias, conectores IDE, etc. que hace que queda mas despejada una vez montada que los formatos anteriores, siendo mucho mas fácil acceder a los mismos que en una placa AT.
El formato AT (ya en desuso) tenía dos conectores de corriente de 6 pines cada uno para alimentar a la placa base, en los que se distribuían las siguientes tomas:
1 de +12v, 1 de -12v, 5 de +5v, 1 de -5v y 4 de masa.
La propia placa la encargada de suministrar las tensiones inferiores (3.3v, 1.5v, etc.). Este formato no permitía otro sistema de encendido y apagado del ordenador que no fuera mediante un interruptor que conectara y desconectara la fuente de alimentación.
El formato ATX (Advanced Technology Extended) fue introducido por INTEL en 1.995 y supuso un gran avance con respecto al formato AT. Este formato tiene una toma de corriente de 20 pines, que se distribuyen de la siguiente forma:
4 de +5vdc, 1 de -5vdc, 1 de +12vdc, 1 de -12vdc, 3 de +3.3vdc y 7 de masa. Además, para las funciones ATX, tiene 1 de +5vsb, que suministra continuamente 5 voltios a la placa base (esté el ordenador encendido o apagado), 1 de PS_ON (que es el que controla el apagado y el encendido) y otro de PWR_ON, que es el que comunica a la fuente en qué estado se encendido el ordenador.
Estos tres pines son los que permiten el encendido y apagado mediante pulsador en vez de interruptor, así como mediante medios externos, como tarjeta de red, teléfono, teclado, etc. También permiten el apagado mediante software.
Además tienen otra toma de corriente de 4 pines, 2 de 12v y otros 2 de masa, y en la última versión de ATX (la 2.2), el conector es de 24 pines en vez de 20 pines, añadiendo dos pines mas de 12v y otros dos de masa.
La placa base está formada por una serie de elementos que veremos a continuación:
BASE:
La base propiamente dicha es una plancha de material sintético en la que están incrustados los circuitos en varias capas y a la que se conectan los demás elementos que forman la placa base.
PARTE ELECTRICA:
Es una parte muy importante de la placa base, y de la calidad de sus elementos va a depender en gran medida la vida de nuestro ordenador.
BIOS:
Se conoce como la BIOS al módulo de memoria tipo ROM (Read Only Memory – Memoria de solo lectura), que actualmente suele ser una EEPROM o una FLASH, en el que está grabado el BIOS, que es un software muy básico de comunicación de bajo nivel, normalmente programado en lenguaje ensamblador (es como el firmware de la placa base).
CHIPSET:
Si definimos el microprocesador como el cerebro de un ordenador, el chipset es su corazón.
Es el conjunto de chips encargados de controlar las funciones de la placa base, así como de interconectar los demás elementos de la misma.
Hay varios fabricantes de chipset, siendo los principales INTEL, VIA y SiS.
También NVidia está desarrollando chipset NorthBridge de altas prestaciones en el manejo de la gráfica SLI y gráficas integradas en placa base, sobre todo para placas base de gama alta.
Los principales elementos del chipset son:
- Northbridge:
Aparecido junto con las placas ATX (las placas AT carecían de este chip), debe su nombre a la colocación inicial del mismo, en la parte norte (superior) de la placa base. Es el chip mas importante, encargado de controlar y comunicar el microprocesador, la comunicación con la tarjeta gráfica AGP y la memoria RAM, estando a su vez conectado con el SouthBridge. AMD ha desarrollado en sus procesadores una función que controla la memoria directamente desde el éste, descargando de este trabajo al NorthBridge y aumentando significativamente el rendimiento de la memoria.
Actualmente tienen un bus de datos de 64 bit y unas frecuencias de entre 400 Mhz y 1333 Mhz. Dado este alto rendimiento,
generan una alta temperatura, por lo que suelen tener un disipador y en muchos casos un ventilador.
- Southbridge:
Es el encargado de conectar y controlar los dispositivos de Entrada/Salida, tales como los slot PCI, teclado, ratón, discos duros, lectores de DVD, lectores de tarjetas, puertos USB, etc. Se conecta con el microprocesador a través de NorthBridge.
VIA ha desarrollado en colaboración con AMD interfaces mejorados de transmisión de datos entre el SouthBridge y el NorthBridge, como el HYPER TRANSPORT, que son interfaces de alto rendimiento, de entre 200 Mhz y 1400 Mhz
(el bus PCI trabaja entre 33 Mhz y 66 Mhz), con bus DDR, lo que permite una doble tasa de transferencia de datos, es decir, transferir datos por dos canales simultáneamente por cada ciclo de reloj, evitando con ello el cuello de botella que se forma en este tipo de comunicaciones, y en colaboración con INTEL el sistema V-Link, que permite la transmisión de datos entre el SouthBridge y el NorthBridge a 1333 Mhz.
- Memoria Caché:
Es una memoria tipo L2, ultrarrápida, en la que se almacenan los comandos mas usados por el procesador, con el fin de agilizar el acceso a estos. Las placas base actuales no suelen llevar memoria caché, ya que ésta está integrada en los propios procesadores, sistema por el que trabaja de una forma más rápida y eficiente.
SLOT Y SOCKET:
Socket:
Es el slot donde se inserta el microprocesador. Dependiendo de para qué procesador esté diseñada la placa base, estos slot son de los siguientes tipos:
- Socket LGA 775
Para la gama INTEL (Celaron y P4), del tipo 775, con 775 contactos. Este socket tuene la particularidad de conectar con el procesador mediante contactos, en vez de mediante pines, que era lo normal hasta ese momento.
- Socket 939
Para AMD con memorias DDR, del tipo 939, con 939 pines. Este socket está ya prácticamente extinguido.
- Socket AM2
Para AMD con memorias DDR2, del tipo AM2, con 940 pines. Es el socket utilizado actualmente por los procesadores AMD.
Existen otros tipos de socket para procesadores de servidores:
Para AMD Opteron, del tipo 940, con 940 pines y memorias DDR. Estas placas no son compatibles con AM2, ya que la distribución de los pines es diferente y están desarrolladas para memoria DDR, no para memoria DDR2.
Los procesadores Intel Xeon utilizan también un socket propio, denominado LGA-771
Otros socket, como el 478 de Intel o el 754 de AMD están ya descatalogados, aunque hay fabricantes de placas base, como Asrock, que aun fabrican algunas placas para procesadores que utilizan estos tipos de sockets.
Bancos de memoria:
Son los bancos donde van insertados los módulos de memoria. Su número varía entre 2 y 6 bancos y pueden ser del tipo DDR, de 184 contactos o DDR2, de 240 contactos. Ya se están vendiendo placas base con bamcos para memorias DDR3, también de 240 contactos, pero incompatibles con los bancos para DDR2.
En muchas placas se emplea la tecnología Dual Channel, que consiste en un segundo controlador de memoria en el NorthBrige, lo que permite acceder a dos bancos de memoria a la vez, incrementando notablemente la velocidad de comunicación de la memoria. Para que esto funcione, además de estar implementados en la placa base, los módulos deben ser iguales, tanto en capacidad como en diseño y a ser posible en marca. Se distinguen porque, para 4 slot, dos son del mismo color y los otros dos de otro color, debiéndose cubrir los bancos del mismo color. Una particularidad de las placas con Dual Channel es que, a pesar de tener 4 bancos, se pueden ocupar uno, dos o los cuatro bancos, pero no tres bancos.
Los procesadores AMD 64 están diseñados para hacer un aprovexamiento máximo de esta tecnoñogía.
Slot de espansión:
Son los utilizados para colocar placas de expansión. Pueden ser de varios tipos.
- Slot para tarjetas gráficas.
Estos slot van conectados al NorthBrige, pudiendo ser de dos tipos diferentes:
AGP
Ya en desuso. Con una tasa de transferencia de hasta 2 Gbps (8x) y 533 Mhz, ha sido hasta ahora el estándar para la comunicación de las tarjetas gráficas con el NorthBridge.
PCIe
Que es el estándar actual de comunicación con las tarjetas gráficas. Con una tasa de transferencia de 4 Gbps en cada dirección y 2128 Mhz en su versión 16x, que es la empleada para este desempeño.
Cada vez hay más placas en el mercado que incorporan la tecnología SLI, desarrollada por NVidia, que consiste en dos slot de video PCIe, lo que permite conectar dos tarjetas gráficas para trabajar simultáneamente, bien con un monitor o con un máximo de hasta 4 monitores simultáneamente. Esta tecnología es muy útil para trabajar con software implementado para usarla, ya que supone trabajar con dos GPU simultáneamente, pero encarece bastante el costo de las placas base (pueden llegar al doble, en comparación con otra placa de las mismas características, pero sin SLI).
Por su parte, ATI ha desarrollado una tecnología prácticamente igual, denominada CrossFire.
Slot de expansión de tarjetas:
Los slot de expansión para tarjetas pueden ser de tres tipos diferentes:
- Slot PCI
- PCI Los PCI (Periferical Componet Interconect) usados en la actualidad son los PCI 3.0, con una tasa de transferencia de 503 Mbps a 66 Mhz y soporte de 5v. Su número varia, dependiendo del tipo de placa, normalmente entre 5 slot (ATX) y 2 slot (Mini ATX).
- PCIe
Estándar que poco a poco se va imponiendo, con una tasa de transferencia de 250 Mbs por canal, con un máximo actual de 16 canales (utilizadas para VGA). Suelen tener 1 ó 2 slot de este tipo, lo que no quiere decir que todas las placas base que traen dos slot PCIe 16x sirvan para SLI o CroosFire (la placa base debe ser específica`para estos sistemas).
Hay slot PCIe de 1x, 4x, 8x y 16x. Los slot varian de tamaño según la velocidad máxima que soporten, como se puede ver en la imagen.
- PCIx
Utilizados sobre todo en placas para servidores, a base de incrementar la frecuencia llegan hasta una transferencia de 2035 Mbs (PCIx 2.0), con una frecuencia de 266 Mhz. Un problema que presentan los PCIx es que dividen tanto la velocidad como el ancho de banda entre los slot montados, por lo que se suele montar uno solo, generalmente pensado para la conexión de placas RAID de alto rendimiento. No debemos confundir PCIx con PCIe.
CONECTORES:
SATA
Es una conexión de alta velocidad para discos duros (aunque ya están saliendo al mercado otros periféricos con esta conexión, como grabadoras de DVD). Hay dos tipos de SATA:
- SATA1,
con una tasa de transferencia de 1.5 Gbps (150GB/s)
- SATA2,
con una tasa de transferencia de 3 Gbps (300GB/s)
En la actualidad el estándar SATA1 no se monta en prácticamente ninguna placa.
Los discos duros SATA2 suelen llevar un jumper para configurarlos como SATA1. Además, SATA permite una mayor longitud del conector (hasta 1 m), conector mas fino, de 7 hilos y menor voltaje, de 0.25v, frente a los 5v de los discos IDE. Además del aumento de velocidad de transferencia tienen las ventajas añadidas de que al ser mucho más fino el cable de datos permite una mejor refrigeración del equipo.
También tienen la ventaja de que normalmente permiten conexión y desconexión en caliente, es decir, sin necesidad de apagar el equipo
IDE
Es la conexión utilizada para los discos duros, con una tasa de transferencia máxima de 133 Mbps, lectores de CD, de DVD, regrabadoras de DVD y algún que otro periférico, como los lectores IOMEGA ZIP. Consisten en unos slot con 40 pines (normalmente 39 más uno libre de control de posición de la faja) en los que se insertan las fajas que comunican la placa base con estos periféricos. Admiten sólo dos periféricos por conector, teniendo que estar estos configurados uno como Master o maestro y otro como Slave o esclavo, aunque también permiten que ambas unidades estén comfiguradas como CS (Cable Select), en cuyo caso la relación maestro/esclavo la determina la posición en la faja (el conector marcado System a la placa base, el conector intermedio se reconoce como esclavo y el conector del extremo como maestro).
Para esta configuración, las unidades que se conectan a estos slot tienen unos pines con puentes de configuración.
Las placas solían llevar dos conectores IDE, pero hay placas que traen tres, siendo dos de ellos exclusivos para discos duros, con función RAID (no soportan dispositivos ATAPI) y el tercero para dispositivos ATAPI (cd, dvd, regrabadoras). Actualmente, salvo placas de gama alta (y no todas), las placas base suelen traer un solo conector IDE.
Las placas base modernas soportan varios tipos de RAID en SATA.
FDD
Slot con 34 pines (normalmente 33 pines más uno libre de control de posición de la faja), que es el utilizado mediante una faja para conectar la disquetera.
USB
Consiste en una conexión de cuatro pines (aunque suelen ir por pares) para conectar dispositivos de expansión por USB a la placa base, tales como placas adicionales de USB, lectores de tarjetas, puertos USB frontales, etc. Las placas base cada vez traen más conectores USB, siendo ya habitual que tengan cuatro puertos traseros y otros cuatro conectores internos. Las placas actuales incorporan USB 2.0, con una tasa de transferencia de hasta 480 Mbps (teóricos, en la practica raramente se pasan de 300 Mbps). Actualmente hay una amplísima gama de periféricos conectados por USB, que van desde teclados y ratones hasta modem, cámaras Web, lectores de memoria, MP3, discos y dvd externos, impresoras, etc (prácticamente cualquier cosa que se pueda conectar al ordenador).
Es la conexión mas utilizada en la actualidad, siendo pocos los periféricos que no usan o tienen una versión USB.
Una de las grandes ventajas de los puertos USB es que nos permiten conectar y desconectar periféricos en caliente, esto es, sin necesidad de apagar el ordenador, además de llevar alimentación (hasta 5v) a éstos.
Conectores para ventiladores (FAN)
Son unos conectores, normalmente de 3 pines, aunque en el caso del CPU_FAN (conector del ventilador del procesador) están viniendo con cuatro pines), encargados de suministrar corriente a los ventiladores, tanto del disipador del
microprocesador como ventiladores auxiliares de la caja. Suelen traer tres conectores, CPU_FAN, CHASIS_FAN y un tercero para otro ventilador. Además de suministrar corriente para los ventiladores, también controlan las rpm de estos, permitiendo a la placa base (cuando cuenta con esta tecnología) ajustar la velocidad del ventilador en función de las necesidades de refrigeración del momento.
CONEXIONES I/O:
Las conexiones I/O (Input/Output) son las encargadas de comunicar el PC con el usuario a través de los llamados periféricos de interfaz humana (teclado y ratón), así como con algunos periféricos externos.
Situadas en la parte superior trasera de la placa base (en el panel trasero que comentábamos en la descripción física de la placa base), la posición de estos en cuanto a situación con respecto al resto de la placa base y medidas totales del soporte está estandarizada, salvo en aquillas placas diseñadas para equipos muy concretos de algún fabricante (HP, Sony, Dell...).
Estos conectores, en el formato estándar, son:
- PS/2
Dos conectores del tipo PS2, de 6 pines, uno para el teclado y otro para el ratón, normalmente diferenciados por colores (verde para ratón y malva para teclado).
- USB
Suelen llevar cuatro conectores USB 2.0 En muchor casos traen otros dos en una plaquita que se conecta a los USB internos de la placa.
- RS-232
Conocidos también como puertos serie. Suelen traer uno o dos (aunque cada vez son mas las placas que traen solo uno e incluso ninguno, relegando este tipo de puerto a un conector interno y una plaquita para instalar sólo en caso de que lo necesitemos), ya que es un dispositivo que cada vez se utiliza menos).
- PARALELO
Es un puerto cuya principal misión es la conexión de impresoras. Dado que las impresoras vienen con puerto USB cada vez se utiliza menos, habiendo ya algunas placas que carecen de este puerto.
- Ethernet
Es un conector para redes en formato RJ-45. Actualmente todas las placas base vienen con tarjeta de red tipo Ethernet, con velocidades 10/100, llegando a 10/100/1000 en las placas de gama media-alta y alta. Algunos modelos de gama alta incorporan dos tarjetas Ethernet.
- Sonido
Igual que en el caso anterior. La calidad del sonido en placa base es cada vez mejor, lo que ha hecho que los principales fabricantes de tarjetas de sonido abandonen las gamas bajas de estas, centrándose en gamas media-alta y alta. El sonido que incorporan las placas base va desde el 5.1 de las placas de gama baja hasta las 8.1 de algunas de gama media-alta y alta. Utilizan el estándar AC97 (Audio Codec 97) de alta calidad y 16 ó 20 bit. Muchas de ellas incorporan salida digital.
Los principales fabricantes de chip de sonido son Intel, Realtech, Via, SiS y Creative.
OTROS ELEMENTOS:
En la actualidad hay otras conexiones que suelen venir con las placas base, dependiendo del modelo y gama de éstas.
Las principales son las seguiente:
- IEEE 1394 (FIREWIRE)
Introducido por Appel en colaboración con Sony (Sony los denomina i.Link ).
De uso común en las placas de gama alta y algunas de gama media-alta, es un puerto diseñado para comunicaciones de alta velocidad mantenida, sobre todo para periféricos de multimedia digital y discos duros externos. Su velocidad de transferencia es de 400 Mbps reales a una distancia de 4.5 m, pudiéndose conectar un máximo de 63 periféricos. Si bien en teoría un USB 2.0 tiene una tasa de transferencia mayor (480 Mbps), en la practica no es así, existiendo además otros inconvenientes con USB que hacen que para comunicaciones con cámaras de video digitales el estándar de conexión sea IEEE 1394.
Suelen tener una conexión exterior y una toma interior, de aspecto similar a las USB.
- WIFI 802.11b/g
Algunas placas de gama alta, además de la tarjeta de red ethernet, tienen otra tarjeta de red WIFI que cumple los estándar 802.11b/g.
- VGA
Las placas Mini ATX suelen llevar incorporada la tarjeta gráfica en placa base. Esto se hace para adaptar estas placas a ordenadores de pequeño tamaño y de bajo coste. Estas gráficas pueden llegar a los 256 Mb, pero se debe tener en cuenta que, al contrario de lo que ocurre con las tarjetas gráficas no integradas, utilizan la memoria la de la RAM del ordenador en forma reservada (en casi todas las placas base actuales que llevan la gráfica incorporada se configura en el SETUP la cantidad de memoria que queremos usar como gráfica), por lo que un ordenador con 1Gb de RAM y VGA integrada de 128MB solo dispone de 896MB de RAM para el sistema.
Estas gráficas suelen ser de bajas prestaciones, aunque están saliendo al mercado unas series de gráficas integradas con memoria incorporada y unas prestaciones superiores, que incorporan incluso salidas DVI(como la que se ve en la imagen del inicio de esta sección).
Normalmente son gráficas basadas en chip Intel o SiS, aunque en la gama alta también podemos encontrar también chips ATI o NVidia.
- SATA
Cada vez son más las placas base que incorporan un conector SATA en el panel posterior (recordemos que SATA permite conexión en caliente.
CONSIDERACIONES FINALES:
En cuanto a la calidad de las placas base, va ligada a la calidad de sus componentes, a la tecnología que desarrollen y a la calidad de su terminación y ensamblado. Evidentemente en un mercado tan competitivo como es el de la informática, si una placa base de marca X es más cara que otra de la marca Z con las mismas prestaciones (en teoría), no es por que sí, es porque detrás de la marca X hay un diseño y una calidad que respaldan esta diferencia. Esto no quiere decir que no haya en el mercado placas económicas de gran calidad (un buen ejemplo de ello son las placas Asrock), solo que esta diferencia está justificada en la práctica totalidad de los casos. No es lo mismo una placa base Asus, Intel, Abbit, Gigabyte o cualquier otra marca de calidad que una placa ECS, Elitegroup o PcChip, por poner algún ejemplo de placas económicas.
Repito que esta diferencia no suele estar tanto en las prestaciones teoricas de la placa base como en la calidad de los componentes empleados (empezando por la misma base).
Esto no quiere decir que una placa de primera marca no nos pueda fallar (un Mercedes también falla), sino que las prestaciones reales, la estabilidad y la fiabilidad van a ser mayores en una placa de primera marca que en una placa económica, y esto se va a notar sobre todo cuando necesitemos llevar nuestro sistema al límite (para navegar por Internet y utilizar el Office cualquier placa nos sirve).
Cada vez son más las placas base para usos definidos, como las Gamers, diseñadas específicamente para juegos o las placas diseñadas para el nuevo Windows Vista, con algunas opciones y prestaciones que tan sólo se pueden utilizar con este sistema operativo, como conexiones internas para memorias Flash o incorporando este tipo de memoria, utilizadas para la tecnología ReadyBoost, como por ejemplo las Intel con Turbo Memory, las Asus de la gama Vista y algunas otras que incorporan este sistema, aunque con otros nombres. Hay que aclarar que esta memoria NO es una memoria RAM, por lo que una placa con capacidad para 4GB de RAM + 1GB de Turbo Memory es una placa con capacidad para 4GB de RAM.
