TPNº4: el motherboard (placa madre-placa principal-main board)
Si actualizamos la PC si analizamos la PC el conjunto motherboard y microprocesador resultan los componentes centrales. La arquitectura que siempre tuvieron las 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 arman una PC con un motherboad de una marca, una placa de video de otra marca y etcétera y reemplazar 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 estadarizacion o en algunos casos por asociaciones de fabricantes.
Primero surgieron las PC fabricadas por IBM y luego los llamados clones que no tienen una marca definida y cuyo componentes proceden de diferentes fabricantes.
Elementos de un motherboard:
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1) Conectores
Los motherboards que respetan la norma ATX (advanced tecnology extended) incorpora un grupo de conctores estandar:
-RS232 (serie)
-RJ45 (puerto de red)
-Puerto USB (Universal Serial Bus)
-Puerto paralelo
-Salida de audio
-Microfono
-Linea de entrada
-Conectores PS/2 (teclado y mouse)
2) Zócalo del microprocesador
Aqui se coloca el microprocesador la medida y la cantidad de contactos varían segun la marca y el modelo del microprocesador a usar. Este socalo posee ademas los anclajes para el disipador y el ventilador (el conjunto de ventilador y disipador se llama cooler)
3) zócalos de memoria: Aquí se colocan los módulos de memoria RAM dinámicas los zócalos reciben el mismo nombre que las memorias que alojan (DIMM)
4) Conector para la disquetera (ya en desuso)
5) Conectores IDE: Aquí se conectan los discos rígidos y las lectoras o grabadoras de CD/DVD/BLR mediante cables planos que permiten conctar hasta 4 dispositivos en las cercanias de estos conectores, los motherboards mas modernos tienen los conectores SATA que se usan actualmente para los discos rigidos.
Velocidad de transferencias tipicas:
IDE 133MB/s
SATA 150MB/s
SATA 2 >= 600MB/s
6) Conector de alimentación: Mediante este conector ATX se suministra al motherboard las diferentes tensiones de alimentación provenientes de las fuentes de alimentación
7) Bios (basic input output system): Este chip alberga el software básico del motherboard que le permite al sistema operativo conectarse comunicarse con el hardware. Entre otras cosas el BIOS controla la forma en que el motherboard maneja la memoria, los discos rígidos y mantiene el reloj del sistema en hora. El BIOS contiene 2 tipos de memoria:
-memoria ROM(read only memory, memoria de solamente lectura, actualmente de tipo flash )
-Memoria RAM llamada SETUP que es mantenida por una pila, a la que se accede cuando la maquina arranca(apretando F2 o Supr)
8) En una PC el microprosesador es auciliado por otros circuitos integrados para realizar algunar operaciones especificas. Antiguamente existia un solo circuito integrado llamado chipset que realizaba estas tareas. El chipset puede ser de la misma o no de la misma marca del microprosesador.
Hoy en dia existen 2 circuitos integrados que lo forman:
el puente norte y puente sur (Southbridge y northbridge).
el puente norte y puente sur (Southbridge y northbridge).
Chipset Northbridge(Puente norte): Es el encargado de controlar el bus de datos del procesador y la memoria. Tambien administra el bus AGP.
9) Conectores al gabinete: Aquí se conectan los comandos e indicadores que se encuentran en el frente del gabinete: Led de encendido, Led de trabajo del disco rigido, Botón de encendido, botón de reset.
11) Pila: Esta pila mantiene la memoria Ram del bios llamada Setup es del tipo CR2032. Esta pila debe cambiarse cuando los parámetros guardados en el SETUP (reloj, fecha, configuracion del disco rigido, etc) se pierden.
12) Ranuras (Slots) PCI: Aquí se conectan cuando es necesario placas con funciones adicionales como las placas de video, placas de sonido, capturadora de datos, modem telefónico, sintonizadores de TV, etc. Las placas de vídeo actualmente se conectan a un slot PCI express
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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 (form factor)
Atendiendo a la estructura modular o arquitectura abierta que habíamos mencionado los fabricantes de motherboard vienen a atenerse al cumplimiento de estándares y normas de la industria del hardware. Ademas cuando surge un elemento nuevo como por ejemplo el puerto USB, todos lo fabricantes deberan cumplir con las normas y características constructivas de ese puerto para no quedar afuera del negocio del hardware.
El factor de forma (form factor) indica las dimensiones y el tamaño de la placa lo que se vincula con el gabinete especifico. También establece la posición de los anclajes y la distribución de los componentes (slots de expancion, ubicacvion de los bancos de memoria, del zócalo del microprocesador,etc ).
Los primeros formatos ya obsoletos son los AT y babyAT y los que están en uso son son los ATX, micro ATX y ATX flex.
El puente norte
Este se encarga de soportar al microprocesador en el manejo de los buses y la memoria sirve de conexión entre el motherboard, el microprocesador y la memoria, por eso recibe el nombre de puente. Generalmente las innovaciones tecnologicas como las memoria DDR y el FSB (front side bus) son soportados por este chip.
La tecnología de fabricación del north bridge es muy avanzada y es compatible con la del microprocesador . Por ejemplo si debe encargarse del bus frontal deberá manejar frecuencias de 400 a 600 MHz en algunos este chip suele llevar un disipador y hasta un ventilador
El puente sur
El puente sur es el segundo chip en importancia en el motherboard y controla los buses de entrada y salida de datos para periféricos, se encarga del soporte IDE, controla los puertos USB y el bus PCI. También controla los puertos SATA y el audio y hasta 6 canales.
La conexión entre el puente norte y sur se realizaba atraves del bus PCI pero esta vieja conexión tiene un ancha de banda de solo 133 Mb/s. Que quedo insuficiente para la velocidad de los dispositivos actuales. Solamente teniendo en cuenta que los discos rígidos actuales rondan los 100MB/s y si le agregamos las transferencias de las placas que estén colocadas en los slots PCI y los puertos USB 2 vemos que el bus PCI se encuentra congestionado. La mejor solución entonces fue conectar los puentes norte y sur mediante un bus dedicado. Por ejemplo el chipset i810 de Intel incorporo un pequeño bus de 8 bits (1 byte a 266 MHertz)
Conexion entre el puente norte y el puente sur:
Los buses físicamente constituyen pistas de cobre de los circuitos impresos que intercomunican electricamente los dispositivos montados sobre el motherboard (microprocesador, memoria ram, bios, puertos, etc).
Los buses de un motherboard se pueden dividir en: Bus de datos, bus de direcciones y bus del sistema.
el bus de datos transporta los datos o instrucciones desde y hacia el microprocesador. Dependiendo del sistema y del microprocesador este bus tendrá un ancho determinado. Las primeras PC tenían un bus de datos de 8 bits (1 byte) y en la actualidad pueden llegar a 64 bits (8 bytes).
Factor de forma (form factor)
Atendiendo a la estructura modular o arquitectura abierta que habíamos mencionado los fabricantes de motherboard vienen a atenerse al cumplimiento de estándares y normas de la industria del hardware. Ademas cuando surge un elemento nuevo como por ejemplo el puerto USB, todos lo fabricantes deberan cumplir con las normas y características constructivas de ese puerto para no quedar afuera del negocio del hardware.
El factor de forma (form factor) indica las dimensiones y el tamaño de la placa lo que se vincula con el gabinete especifico. También establece la posición de los anclajes y la distribución de los componentes (slots de expancion, ubicacvion de los bancos de memoria, del zócalo del microprocesador,etc ).
Los primeros formatos ya obsoletos son los AT y babyAT y los que están en uso son son los ATX, micro ATX y ATX flex.
El puente norte
Este se encarga de soportar al microprocesador en el manejo de los buses y la memoria sirve de conexión entre el motherboard, el microprocesador y la memoria, por eso recibe el nombre de puente. Generalmente las innovaciones tecnologicas como las memoria DDR y el FSB (front side bus) son soportados por este chip.
La tecnología de fabricación del north bridge es muy avanzada y es compatible con la del microprocesador . Por ejemplo si debe encargarse del bus frontal deberá manejar frecuencias de 400 a 600 MHz en algunos este chip suele llevar un disipador y hasta un ventilador
El puente sur
El puente sur es el segundo chip en importancia en el motherboard y controla los buses de entrada y salida de datos para periféricos, se encarga del soporte IDE, controla los puertos USB y el bus PCI. También controla los puertos SATA y el audio y hasta 6 canales.
La conexión entre el puente norte y sur se realizaba atraves del bus PCI pero esta vieja conexión tiene un ancha de banda de solo 133 Mb/s. Que quedo insuficiente para la velocidad de los dispositivos actuales. Solamente teniendo en cuenta que los discos rígidos actuales rondan los 100MB/s y si le agregamos las transferencias de las placas que estén colocadas en los slots PCI y los puertos USB 2 vemos que el bus PCI se encuentra congestionado. La mejor solución entonces fue conectar los puentes norte y sur mediante un bus dedicado. Por ejemplo el chipset i810 de Intel incorporo un pequeño bus de 8 bits (1 byte a 266 MHertz)
Conexion entre el puente norte y el puente sur:
Buses
Los buses de un motherboard se pueden dividir en: Bus de datos, bus de direcciones y bus del sistema.
el bus de datos transporta los datos o instrucciones desde y hacia el microprocesador. Dependiendo del sistema y del microprocesador este bus tendrá un ancho determinado. Las primeras PC tenían un bus de datos de 8 bits (1 byte) y en la actualidad pueden llegar a 64 bits (8 bytes).
El bus de direcciones determina cual es el origen y el destino de los datos. Cada dispositivo donde se va a guardar o enviar datos (memoria, puertos, etc) tiene una dirección dentro de lo que se llama mapa de memoria, que es su identificación en el sistema y las direcciones no pueden repetirse para que no hayan confusiones lo descrito anteriormente se refiere a los elemento que efectivamente que están montados sobre la placa.
En sistemas pude componerse ademas por dispositivos que se conectan a la placa mediante zócalos o ranuras de expansión llamados slots que también deben interconectarse. Entonces partes de los contactos de las placas de expansión que se conectan a estos zócalos se integran en el bus de del sistema a su vez cada tipo de ranura de expansión responde a un bus particular con características propias por ejemplo los slots PCI, PCI express, AGP se conectan mediante los buses del sistema
En las PC modernas solo se mantienen los buses PCI y PCI express.
Parametros de los buses:
-Ancho del bus (bits)
-velocidad de transferencia (bits/s)
-frecuencia del clock (ciclos/s)
BUS PCI (Periferical componet interconnected)
El bus PCI posee un socalo de interconeccion (slot) coloor blanco de aproximadamente 8,5 cm de largo. tiene una ranura para la correcta colocacion de las placas ,
Cantidad máxima de dispositivos: 10
Ancho del Bus seleccionable: 32-64 bits .
Frecuencia del clock::33mhz
Velocidad de Transeferecia Maxima de datos:133mbyte/s a 32bits y 266mbyte /s a 64 bits
Actualmente este bus se usa para conectar placas de expansión como placas de red ,placas de sonido , sintonizadores de tv, moden telefónico ,placas de adquisición de datos,placas de ampliación de USB
Front Side Bus
Antiguamente solo existía un bus de datos y el microprocesador accedían a la ram y a la memoria cache a travez de el .
para optimizar el desempeño Intel introdujo el dib donde el microprocesador accedia a la memoria cache por el back said bus y la memoria ram por el front said bus
regularmente la velocidad dek microprocesador se determina aplicando un factor de multiplicacion a la precuencia del front side bus.
pro ejemplo : si aplicamosd un factor de multiplicacion de 5 a un fsb q esta trabajando a 100mhz se mobtiene una velocdad de microprocesador de 500mhz ,este rpocedimiento se conoce como over clocking.
En las viejas maquinas se realizaba cambiando de posición un puente (jumper) en el motherboard.
actualmente se hace desde el setup
Este bus es obsoleto. Algunas de sus caracteristicas son:
- Ancho del bus 32 bit
- Frecuencia del clock 8Mhz
- Velocidad maxima de transferencia en bit/s
Bus AGP (aceletate graphics port)
El bus AGP se utilizo durante cierto tiempo para conectar la placa de vídeo si bien llego a velocidades de transferencia de 2GB/s fue rápidamente reemplazado por el bus PCI express
Bus PCI Express:
el bus PCI express se desarrollo entre los años 1999 y 2001. Durante su desarrollo tuvo varios nombres como:
- System I/O input output
- infiband
- 3GIO(third generation input output)
- ARAPHADE
finalmente el desarrollo termino en manos del PCI-SIG (special interest group) que es una organización sin fines de lucro que tiene asociados empresas fabricantes de hardware.
El bus PCI express presenta mejores características de flexibilidad y velocidad como son la transmisión en serie y el sistema de conexión punto a punto la transmisión en serie es una de las interfaces mas antiguas de las PC (RS232) que sigue presente en los motherboards actuales aunque esta prácticamente en desuso frente a interfaces externas superiores como la USB. La transmisión de datos en el bus PCI express justamente se realiza en serie es decir que los datos van pasando bit a bit uno detrás del otro mientras que las interfaces en paralelo los datos viajan por varios cables a la vez.
Actualmente se privilegia el uso de interfaces serie, porque utilizan menos tensión, generan menos interferencias eléctricas y permiten alcanzar mayores velocidades sin perdida de información ademas son mas simples lo que permite un diseño mas compacto.
La conexión punto a punto quiere decir que la comunicación entre un dispositivo y otro es directa lo que permite un aprovechamiento total del ancho de banda puesto que cada placa tendrá su ancho en particular y se comunicara con otra sin que nada interfiera su camino.
Por ejemplo:dijimos que el puerto pic stadard o convencional tiene todos los conectores conectados en paralelos por lo que comparten el ancho de banda del bus(133Mb/s).
En el sistema pci express la coneccion de los conectores con el chipset se realisa 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 ... hasta que encuentren el destino corecto , mientras que un swiych tiene una inteligencia que le permite saber la direccion de una maquina conectada y le permite pasar la informacion desde una maquina a otra sin pasar por ningun puerto
La conexion basica PCI espress consta solamente de 4 cables 2 transmisión de datos en un sentido y 2 en otro. Cada uno de ellos trabaja a una frecuencia de 2Ghz lo que brinda una taza de transferencia de datos de 2Gbits/s (256Mbytes/s/8)debemos considerar que esos 256 megabytes se transmiten en un sentido y si tambien contamos el otro alcanzamos los 512 mb/s una cifra nada despreciable teniendo en cuentalos 133 Mbyte /s del puerto pcila ranura pci express x4 tiene 4 pares de conectores el expres x8 tiene 8 pares de conectores y la 16, 16 pares de conectores
los dispositivos pci express mas comunes son las placas graficas, pero tambien hay
Interface IDE:
La interfaz IDE es un conector con una doble hilera de pines donde va un conector asociados a un cable plano regularmente sobre el motherboard se encuentran dos zócalos IDE denominados IDE-0 y IDE-1. La interfaz IDE esta basada en estándar creado por IBM en los años 80 llamado ATA ( Advanced Technology Attachment) por eso esta interfaz también se conoce como IDE- ATA. Con el tiempo fue capaz de soportar discos cada vez mas rápidos pasando por las versiones SATA 1,2,3,4,5 y FastAta en principio esta interfaz soportaba solamente discos rígidos pero mas tarde se comvierte ATAPI (ATA-Packet Interface) y es capas de soportar unidades de CD-ROM . Es por eso que en el inicio de una PC con lectora de CD se lee el mensaje ATAPI-CDROM.
La evolución de la norma ATA esta directamente relacionada con 2 modos de transferencia de datos:
- PIO ( Programable Input- Output)
- DMA ( Direct Memory Access)
El modo mas antiguo se llamaba PIOen donde el microprocesador controlaba la transferencia de datos en el modo PIO se sucedieron varias evoluciones
- PIO-0 3.3Mb/s
- PIO-1 5.2Mb/s
- PIO-2 8.3Mb/s
- PIO-3 11.1Mb/s
- PIO-4 16Mb/s
Debido al bajo rendimiento de la interfaz ATA porque requeria el uso del microprosesador se introduce la tecnologia DMA( Acceso directo a memoria) , de esta forma los dicos rigidos pudieron acceder a la memoria sin pasar con por el microprosesador para eso se agrego un chip DMA esta norma fue mejorando hasta llegar a la UDMA( Ultra DMA ) que llega a los 133Mb/s.
Conector IDE:
Disco rigido y cable IDE:
Interfaz SATA:
La interfaz ATA ( ATA) ( Paralelo) fue superada en año 2003 cuando se introdujo la variante SATA . Esta nueva interfaz proporciona nuevas velocidades de transferencia, permite mayor longitud del cabley tambien se pueden conectar unidades al instante sin tener que apagar la computadora hasta el momento se ahan desarrollado 3 protocolos SATA :
SATA 1 = 150Mb/s
SATA 2 = 300Mb/s
SATA 3 = 600Mb/s
Rigido, Conector a fuente y cable SATA:
Conectores SATA:
Interfaz SCSI ( Small Computer System Interface):
Es una interfaz estándar para la transferencia de datos entre distintos dispositivos de la computadora. Se utiliza habitualmente en los discos rígidos, pero también interconecta una amplia gama de dispositivos incluyendo escaners, unidades de CD-ROM, unidades de DVD y hasta impresoras.
En el pasado era común en toda clase de computadoras pero actualmente se utiliza casi con exclusividad en estaciones de trabajo de alto rendimiento como servidores y periféricos 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 operacionales).
La interfaz SCSI (paralela) ha evolucionado a una interfaz serie llamada SAS cuya ultima versión es las SAS 600 con una velocidad de transferencia de 6 GB/S.
Esta ultima tecnología se encuentra presente en motherboards para servidores como es S5520HC de INTEL que soporta 2 microprocesadores intel XEON 5500 con 12 ranuras para memorias DDR3, 6 puertos PCI-Express, 6 puertos SATA3 y un puerto SAS600.
IMAGENES:
SCSI Motherboard
Intel S5520HC
Cable SCSI
Disco duro SCSI
Inferfaz USB
El bus USB fué desarrollado en la decada de los 90'. La propuesta oprignal fué de Intel junto con IBM. Actualmente el foro USB agrupa a mas 680 compañías. El USB permitió estanadrisar la conexión de los perifericos como: Mouse, Teclado, Joistick, Escaner, Impresoras, Camaras digitales, Telefonos Celulares, Modems, Tarjetas de Red (alambricas e inalambricas), Sintonizadoras de TV, discos rigidos externos, lectoras y grabadoras de CD y DVD externas, etc.
El exito fue total desplazando al puerto serie, paralelo, PS2, etc.
Existen dos tipos de conectores: A y B, y en cada uno 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 las bios son de tipo flash
El bios es un programa al que no tiene acces o el usuario,no se puede modificar (aunque si actualizar) y siempre que se lo necesite. Debido a que es una funcion basica e iniciasl no puede estar alojado como los otros programas de la PC en un disco duro u otra unidad porque justamente es el que habilita a estos componentes para que funcionen.
Una parte del BIOS nos permite codificar ciertos parametros como la ubicacion de los puertos serie y paralelo, la presencia y configuracion de los discos rígidos, su tamaño y la fecha y hora del equipo. Para que el usuario pueda configurar estos valores se utiliza una pequeña memoria RAM de 256 bytes de tecnología CMOS ( complementary metal oxide semiconductor) que consume muy poca energía que puede ser alimentada por una simple pila de 3 volts tipo CR2032 que se puede cambiar sin necesidad de soldar o desoldar ( antiguamente estas pilas venían soldadas al motherbboard ) . Esta memoria tiene entre su información un dato llamado CHECKSUM (verificación de suma) que incluye la suma de todos los bits de información que contiene. Cada vez que se inicia el equipo el BIOS realiza esta suma y la compara con el resultado guardado en el CHECKSUM a fin de verificar si no se han corrompido datos de a memoria (algo no muy común de lo que puede ocurrir en ciertas ovaciones en las que se realizan modificaciones de hardware. Esta memoria CMOS RAM se ubica físicamente en el southbridge.
El inicio del sistema
Para iniciar el sistema de la PC el BIOS cumple una serie de tareas consecutivas , es decir que solo pasa a la siguiente solo si la anterior esta bien. Al encender la PC el primer dispositivo que funciona es el microprocesador que busca la primera instrucción para ejecutar, como el disco duro todavía no arranco no hay sistema operativo cargado donde leerla y lo hace en la dirección de memoria 0000 (en hexadecimal) del bus de direcciones que justamente se encuentra en la BIOS. En ese momento comienza el inicio de la PC, es decir que se comienza a ejecutar el programa contenido en la BIOS que hace lo siguiente:
1) Revisa el SETUP para cargar los parámetros almacenados en el (fecha, hora, geometría del disco duro, etc). Recordemos que el SETUP es el único lugar del BIOS donde el ususario puede entrar y modificar opciones de configuración básica.
2) Carga los controladores drivers y las interrupciones asociadas a los elementos básicos (teclado, mouse, etc).
3) Busca y habilita la placa de vídeo(muchas placas cuentan con su propio controlador que se carga en ese instante y cuya información aparece en la pantalla).
4) A continuacion el BIOS realiza algo bastante importante: Si este proceso de inicio se produce desde cero(arranque en frío) o si se trata de un reinicio (generalmente este proceso ocurre después de instalar un programa) Para esto verifica el valor en la dirección de memoria 0472, si este valor es 1234 en hexadecimal
indica que se trata de un reinicio, pasa por alto el resto de la rutina . En caso contrario realiza todo el proceso llamado post(power on self test) lo que implica lo siguiente :
verifica la RAM,haciendo una prueba rápida de escritura y lectura sobre cada dirección de la misma
revisa los puertos ps2 en busca del teclado y el mouse
revisa los conectores pci y pci express en busca de las placas conectadas.
Si hallara un problema en estos elementos emitirá un mensaje por pantalla o indicara el error mediante sonidos que responden a un código.
.
También existen placas de diagnostico que poseen una indicación numérica que permite identificar la falla producida durante la rutina de arranque. Estas placas suelen tener conexión PCI. Algunos motherboard ya poseen integrados la placa de diagnostico post
En las PC modernas solo se mantienen los buses PCI y PCI express.
Parametros de los buses:
-Ancho del bus (bits)
-velocidad de transferencia (bits/s)
-frecuencia del clock (ciclos/s)
BUS PCI (Periferical componet interconnected)
El bus PCI posee un socalo de interconeccion (slot) coloor 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 consenso del resto de la industria que lo adopto como standar es unoi de los mas utilizados en la actualidad y posee las siguientes caracteristicas
Cantidad máxima de dispositivos: 10
Ancho del Bus seleccionable: 32-64 bits .
Frecuencia del clock::33mhz
Velocidad de Transeferecia Maxima de datos:133mbyte/s a 32bits y 266mbyte /s a 64 bits
Actualmente este bus se usa para conectar placas de expansión como placas de red ,placas de sonido , sintonizadores de tv, moden telefónico ,placas de adquisición de datos,placas de ampliación de USB
Front Side Bus
Antiguamente solo existía un bus de datos y el microprocesador accedían a la ram y a la memoria cache a travez de el .
para optimizar el desempeño Intel introdujo el dib donde el microprocesador accedia a la memoria cache por el back said bus y la memoria ram por el front said bus
regularmente la velocidad dek microprocesador se determina aplicando un factor de multiplicacion a la precuencia del front side bus.
pro ejemplo : si aplicamosd un factor de multiplicacion de 5 a un fsb q esta trabajando a 100mhz se mobtiene una velocdad de microprocesador de 500mhz ,este rpocedimiento se conoce como over clocking.
En las viejas maquinas se realizaba cambiando de posición un puente (jumper) en el motherboard.
actualmente se hace desde el setup
Bus ISA(Industry Standar Architecture)
Este bus es obsoleto. Algunas de sus caracteristicas son:
- Ancho del bus 32 bit
- Frecuencia del clock 8Mhz
- Velocidad maxima de transferencia en bit/s
Bus AGP (aceletate graphics port)
El bus AGP se utilizo durante cierto tiempo para conectar la placa de vídeo si bien llego a velocidades de transferencia de 2GB/s fue rápidamente reemplazado por el bus PCI express
Bus PCI Express:
el bus PCI express se desarrollo entre los años 1999 y 2001. Durante su desarrollo tuvo varios nombres como:
- System I/O input output
- infiband
- 3GIO(third generation input output)
- ARAPHADE
finalmente el desarrollo termino en manos del PCI-SIG (special interest group) que es una organización sin fines de lucro que tiene asociados empresas fabricantes de hardware.
El bus PCI express presenta mejores características de flexibilidad y velocidad como son la transmisión en serie y el sistema de conexión punto a punto la transmisión en serie es una de las interfaces mas antiguas de las PC (RS232) que sigue presente en los motherboards actuales aunque esta prácticamente en desuso frente a interfaces externas superiores como la USB. La transmisión de datos en el bus PCI express justamente se realiza en serie es decir que los datos van pasando bit a bit uno detrás del otro mientras que las interfaces en paralelo los datos viajan por varios cables a la vez.
Actualmente se privilegia el uso de interfaces serie, porque utilizan menos tensión, generan menos interferencias eléctricas y permiten alcanzar mayores velocidades sin perdida de información ademas son mas simples lo que permite un diseño mas compacto.
La conexión punto a punto quiere decir que la comunicación entre un dispositivo y otro es directa lo que permite un aprovechamiento total del ancho de banda puesto que cada placa tendrá su ancho en particular y se comunicara con otra sin que nada interfiera su camino.
Por ejemplo:dijimos que el puerto pic stadard o convencional tiene todos los conectores conectados en paralelos por lo que comparten el ancho de banda del bus(133Mb/s).
En el sistema pci express la coneccion de los conectores con el chipset se realisa 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 ... hasta que encuentren el destino corecto , mientras que un swiych tiene una inteligencia que le permite saber la direccion de una maquina conectada y le permite pasar la informacion desde una maquina a otra sin pasar por ningun puerto
La conexion basica PCI espress consta solamente de 4 cables 2 transmisión de datos en un sentido y 2 en otro. Cada uno de ellos trabaja a una frecuencia de 2Ghz lo que brinda una taza de transferencia de datos de 2Gbits/s (256Mbytes/s/8)debemos considerar que esos 256 megabytes se transmiten en un sentido y si tambien contamos el otro alcanzamos los 512 mb/s una cifra nada despreciable teniendo en cuentalos 133 Mbyte /s del puerto pcila ranura pci express x4 tiene 4 pares de conectores el expres x8 tiene 8 pares de conectores y la 16, 16 pares de conectores
los dispositivos pci express mas comunes son las placas graficas, pero tambien hay
Interfaz para discos rígidos
Veremos la forma en que se transmite los datos desde los medios de almacenamiento masivos como discos rígidos y lectoras / grabadoras de CD y DVD desde y hacia el motherboard actualmente se usa preponderantemente la interfaz serial- ATA(SATA) que ha reemplazado a la interface IDE (ATA).Interface IDE:
La interfaz IDE es un conector con una doble hilera de pines donde va un conector asociados a un cable plano regularmente sobre el motherboard se encuentran dos zócalos IDE denominados IDE-0 y IDE-1. La interfaz IDE esta basada en estándar creado por IBM en los años 80 llamado ATA ( Advanced Technology Attachment) por eso esta interfaz también se conoce como IDE- ATA. Con el tiempo fue capaz de soportar discos cada vez mas rápidos pasando por las versiones SATA 1,2,3,4,5 y FastAta en principio esta interfaz soportaba solamente discos rígidos pero mas tarde se comvierte ATAPI (ATA-Packet Interface) y es capas de soportar unidades de CD-ROM . Es por eso que en el inicio de una PC con lectora de CD se lee el mensaje ATAPI-CDROM.
La evolución de la norma ATA esta directamente relacionada con 2 modos de transferencia de datos:
- PIO ( Programable Input- Output)
- DMA ( Direct Memory Access)
El modo mas antiguo se llamaba PIOen donde el microprocesador controlaba la transferencia de datos en el modo PIO se sucedieron varias evoluciones
- PIO-0 3.3Mb/s
- PIO-1 5.2Mb/s
- PIO-2 8.3Mb/s
- PIO-3 11.1Mb/s
- PIO-4 16Mb/s
Debido al bajo rendimiento de la interfaz ATA porque requeria el uso del microprosesador se introduce la tecnologia DMA( Acceso directo a memoria) , de esta forma los dicos rigidos pudieron acceder a la memoria sin pasar con por el microprosesador para eso se agrego un chip DMA esta norma fue mejorando hasta llegar a la UDMA( Ultra DMA ) que llega a los 133Mb/s.
Conector IDE:
Disco rigido y cable IDE:
Interfaz SATA:
La interfaz ATA ( ATA) ( Paralelo) fue superada en año 2003 cuando se introdujo la variante SATA . Esta nueva interfaz proporciona nuevas velocidades de transferencia, permite mayor longitud del cabley tambien se pueden conectar unidades al instante sin tener que apagar la computadora hasta el momento se ahan desarrollado 3 protocolos SATA :
SATA 1 = 150Mb/s
SATA 2 = 300Mb/s
SATA 3 = 600Mb/s
Rigido, Conector a fuente y cable SATA:
Conectores SATA:
Interfaz SCSI ( Small Computer System Interface):
Es una interfaz estándar para la transferencia de datos entre distintos dispositivos de la computadora. Se utiliza habitualmente en los discos rígidos, pero también interconecta una amplia gama de dispositivos incluyendo escaners, unidades de CD-ROM, unidades de DVD y hasta impresoras.
En el pasado era común en toda clase de computadoras pero actualmente se utiliza casi con exclusividad en estaciones de trabajo de alto rendimiento como servidores y periféricos 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 operacionales).
La interfaz SCSI (paralela) ha evolucionado a una interfaz serie llamada SAS cuya ultima versión es las SAS 600 con una velocidad de transferencia de 6 GB/S.
Esta ultima tecnología se encuentra presente en motherboards para servidores como es S5520HC de INTEL que soporta 2 microprocesadores intel XEON 5500 con 12 ranuras para memorias DDR3, 6 puertos PCI-Express, 6 puertos SATA3 y un puerto SAS600.
IMAGENES:
SCSI Motherboard
Intel S5520HC
Cable SCSI
Disco duro SCSI
Inferfaz USB
El bus USB fué desarrollado en la decada de los 90'. La propuesta oprignal fué de Intel junto con IBM. Actualmente el foro USB agrupa a mas 680 compañías. El USB permitió estanadrisar la conexión de los perifericos como: Mouse, Teclado, Joistick, Escaner, Impresoras, Camaras digitales, Telefonos Celulares, Modems, Tarjetas de Red (alambricas e inalambricas), Sintonizadoras de TV, discos rigidos externos, lectoras y grabadoras de CD y DVD externas, etc.
El exito fue total desplazando al puerto serie, paralelo, PS2, etc.
Existen dos tipos de conectores: A y B, y en cada uno de los tipo existen 3 versiones estandar, mini y micro.
conectores 
tabla comparativa de velocidades
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 las bios son de tipo flash
El bios es un programa al que no tiene acces o el usuario,no se puede modificar (aunque si actualizar) y siempre que se lo necesite. Debido a que es una funcion basica e iniciasl no puede estar alojado como los otros programas de la PC en un disco duro u otra unidad porque justamente es el que habilita a estos componentes para que funcionen.
Una parte del BIOS nos permite codificar ciertos parametros como la ubicacion de los puertos serie y paralelo, la presencia y configuracion de los discos rígidos, su tamaño y la fecha y hora del equipo. Para que el usuario pueda configurar estos valores se utiliza una pequeña memoria RAM de 256 bytes de tecnología CMOS ( complementary metal oxide semiconductor) que consume muy poca energía que puede ser alimentada por una simple pila de 3 volts tipo CR2032 que se puede cambiar sin necesidad de soldar o desoldar ( antiguamente estas pilas venían soldadas al motherbboard ) . Esta memoria tiene entre su información un dato llamado CHECKSUM (verificación de suma) que incluye la suma de todos los bits de información que contiene. Cada vez que se inicia el equipo el BIOS realiza esta suma y la compara con el resultado guardado en el CHECKSUM a fin de verificar si no se han corrompido datos de a memoria (algo no muy común de lo que puede ocurrir en ciertas ovaciones en las que se realizan modificaciones de hardware. Esta memoria CMOS RAM se ubica físicamente en el southbridge.
El inicio del sistema
Para iniciar el sistema de la PC el BIOS cumple una serie de tareas consecutivas , es decir que solo pasa a la siguiente solo si la anterior esta bien. Al encender la PC el primer dispositivo que funciona es el microprocesador que busca la primera instrucción para ejecutar, como el disco duro todavía no arranco no hay sistema operativo cargado donde leerla y lo hace en la dirección de memoria 0000 (en hexadecimal) del bus de direcciones que justamente se encuentra en la BIOS. En ese momento comienza el inicio de la PC, es decir que se comienza a ejecutar el programa contenido en la BIOS que hace lo siguiente:
1) Revisa el SETUP para cargar los parámetros almacenados en el (fecha, hora, geometría del disco duro, etc). Recordemos que el SETUP es el único lugar del BIOS donde el ususario puede entrar y modificar opciones de configuración básica.
2) Carga los controladores drivers y las interrupciones asociadas a los elementos básicos (teclado, mouse, etc).
3) Busca y habilita la placa de vídeo(muchas placas cuentan con su propio controlador que se carga en ese instante y cuya información aparece en la pantalla).
4) A continuacion el BIOS realiza algo bastante importante: Si este proceso de inicio se produce desde cero(arranque en frío) o si se trata de un reinicio (generalmente este proceso ocurre después de instalar un programa) Para esto verifica el valor en la dirección de memoria 0472, si este valor es 1234 en hexadecimal
indica que se trata de un reinicio, pasa por alto el resto de la rutina . En caso contrario realiza todo el proceso llamado post(power on self test) lo que implica lo siguiente :
verifica la RAM,haciendo una prueba rápida de escritura y lectura sobre cada dirección de la misma
revisa los puertos ps2 en busca del teclado y el mouse
revisa los conectores pci y pci express en busca de las placas conectadas.
Si hallara un problema en estos elementos emitirá un mensaje por pantalla o indicara el error mediante sonidos que responden a un código.
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También existen placas de diagnostico que poseen una indicación numérica que permite identificar la falla producida durante la rutina de arranque. Estas placas suelen tener conexión PCI. Algunos motherboard ya poseen integrados la placa de diagnostico post
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