El Motherboard
Si analizamos la PC, el conjunto motherboard y microprocesador resultan los componentes centrales. La arquitectura que siempre tuvieron las PC es lo que podemos llamar, modular y abierto. Esto posibilita incorporar e intercambiar elementos de distintas marcas y proveedores a fines de su reparación o para mejorar su característica (UPGRADE). Esta tecnología permite que muchos fabricantes produzcan las partes que conforman los equipos. Se puede armar una PC con un motherboard de una marca, una placa de video de otra, una memoria de otra, etc 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 más adelante esas normas son dictadas por organismos internacionales de estandarización o en algunos casos por asociaciones de fabricantes. Primero surgieron las PC, fabricadas por IBMy luego los llamados “Clones” que no tienen una marca definida y cuyos componentes proceden de diferentes fabricantes.
Partes del Motherboard
1) Conectores:
Los motherboards respetan las normas ATX (Advance Technology Extended) que incorporan un grupo de conectores estándar:
Serie (RS 232)Paralelo (Centronics)Teclado y Mouse Ps2Y Puertos USB (Universal Serial Bus).También se agrega el conector de sonido, entrada de microfono y linea, y salida de parlantes.Conector de Red Ethernet-RJ45 y la salida para el Monitor puerto VGA. en algunos motherboard tambien se pueden encontrar la salida digital para los monitores DVI y la salida multimedia de alta definición HDMI
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Conector DVI
Conector HDMI
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2) Socalo del microprocesador (Socket)
Aquí se coloca el microprocesador. El tamaño, la forma y la cantidad de contactos varia segun la marca y el modelo del microprocesador usado. Posee ademas los anclajes para el cooler (Disipador y ventilador)
Aquí se coloca el microprocesador. El tamaño, la forma y la cantidad de contactos varia segun la marca y el modelo del microprocesador usado. Posee ademas los anclajes para el cooler (Disipador y ventilador)
Socket Intel
Socket AMD
3) Conectores de Memoria:
Aquí se colocan los modulos de memoria RAM dinamica que resiven el mismo nombre de las memorias (Simm, Dimm, Rimm)
Simm (Zocalo a la izquierda y Modulo a la derecha)
Dimm (Zocalo a la izquierda y Modulo a la derecha)
Rimm (Zocalo a la izquierda y Modulo a la derecha)
4) Conector de disquetera
conector de disquetera actualmente en desuso
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5) Conectores IDE:
En estos conectores se conectan los cables planos que permiten conectar hasta 4 dispotivos entre discos rigidos y/o lectoras grabadoras de CD-DVD.
En los motherboard's modernos se encuentran los conectores SATA que es la interface que se usa actualmente para los discos rigidos y las lectoras grabadoras de CD-DVD.
Velocidad de transferencia:
IDE:--------------->130Mb/Seg
SATA:------------->150Mb/Seg
SATA2:------------>300Mb/Seg
SATA3:------------>600Mb/Seg
SATA(Socket a la izquierda, Cable a la derecha)
IDE(Socket a la izquierda, Cable a la derecha)
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6) Conector de Alimentación:
Existen 2 tipos de conectores
Los mas viejos son de la norma AT y los mas nuevo de la norma ATX.
A traves de este conector se suministra al motherboard's diferentes tensiones provenientes de la fuente SWITCHING
7) Bios (Basic Input Output System)
8) Chipset northbridge:
Es el encargado de controlar el bus de datos del microprocesador y acceso a la memoria. En las maquinas antiguas también controlaba el bus AGP
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9) Conectores al Gabinete:
Aqui se conectan los comandos e indicadores que se encuentran enfrente del Gabinete: Led de encendido, Led de funcionamiento de acceso a datos al disco rigido, boton de ensendido, boton de reset
10) Chipset Southbridge:
Es la parte del chipset encargada de brindar conectividad. Controla los disco rígidos, el bus PCI y los puertos USB.
11) Pila
Es la encargada de alimentar la memoria RAM del Bios (Setup). Es del tipo CR2032.
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12) Ranura (Slot) PCI
En esta ranura se insertan accesorios opcionales como por ejemplo, sintadoras de television, modem telefonico, placas de sonido. Las placas de video actualmente se conectan a un slot PCI-Express.
13) Slot AGP
Antiguamente se conectaban en esta ranura las placas de video. Actualmente está en desuso.
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Factor De Forma
El factor de forma es una caracteriztica de los motherboards que resulta como consecuencia de la estructura modular o arquitectura abierta que habiamos mencionado. Los fabricantes del motherboard deben atenerse al cumplimiento del standares y normas de la industria del hardware. Ademas cuando surge un elemento nuevo, como paso con los puertos USB, todos los fabricantes deberan cumplir con las normas y caracteristicas constructivas de este puerto para no quedar fuera del negocio del hardware. El factor de forma indica las dimensiones, el tamaño de la placa, la posicion de los anclajes y la distribucion de los componentes y lo vincula con el gabinete especifico.
Los formatos obsoletos son: AT y Baby AT.
Los formatos en uso actualmente son: Los ATX, MicroATX y Flex ATX
AT
Baby AT
ATX
MICRO ATX
FLEX ATX
El Chipset
El chip set es un conjunto de
circuitos integrados que " ayudan " al microprocesador en
el manejo de algunos dispositivos como el acceso a memoria El BUS PSL,AGP ,
PSI, EXPRESS, USB .ETC. Sirve como fuente de alimentación entre los componentes del motherboard y el
microprocesador .
En los motherboard correctos suele incluir dos
integrados , el puente norte(northbrigde) y el puente sur (soothbrige)
Las
marcas mas comunes son: AMD , INTEL , ATI TECHNOLOGIES,NVIDIA, SILICON INTEGRATED,
EL
puente norte(north bridge):
el
puente norte se usa como puente de enlace entre el microprocesador y la
memoria. controla la funciones de acceso hacia y desde el
microprocesador de la memoria ram y el puerto
para gráficos (antiguamente AGP hoy en dia PSI Express ).Generalmente
las indovaciones tecnológicas ,
El
puente sur es el segundo chip de inportancia y controla los buses de entrada y
salida para perifericos como son,la controladora de disco IP o SATA, los
puertos USB, (Firewire), ranura PSI, ranura AMB , puertos infrarrojos, LAN ,
sonidos y una larga lista de todos los elementos que podemos imaginar en la
placa madre.
imagen
Antiguamente la conexión entre
el puente norte y el puente sur se realizaba a través del bus psi pero recientemente unos fabricantes del
motherboard han empezado a usar buses especiales dedicado que
permiten una transferencia de datos directa entre los puentes sin
interferencias.El problema es que la vieja conexión psi.
vemos que se encuentran congestionados. L a mejor solucion fue
conectar los puentes con un bus local dedicado. Por ejemplo el chipset y 810 de
intel incorpora un pequeño bus de 8bit a 266 mghz
Busses:
los buses constituyen físicamente pista de cobre de los circuitos impresos que intercomunican electricamente los dispositivos ubicados en el motherboard, ( microprocesador memoria RAM, BIOS, Puertos, etc) los buses de un motherboard se dividen en: bus de datos, bus de direcciones y bus de sistemas.
Bus de datos: el bus de datos transportan los datos e instrucciones en forma de pulsos electricos desde y hacia el microprocesador dependiendo del sistema y del microprocesador este bus tendra una cantidad de lineas llamada ancho del bus. Las primeras pc tenian buses de datos de 8 bits y en la actualidad pueden llegar a 64 bits. El bus de divisiones determina cual es el origen y el destino de los datos. Cada dispositivo y cada posicion de memoria tiene una direccion dentro de lo que se llama mapa de memoria y que es su identificacion en el sistema. Las direcciones no se pueden repetir. Los descripto anteriormente se referie a los elementos que efectivamente estan montado sobre la placa el modherboard.
Bus de datos: el bus de datos transportan los datos e instrucciones en forma de pulsos electricos desde y hacia el microprocesador dependiendo del sistema y del microprocesador este bus tendra una cantidad de lineas llamada ancho del bus. Las primeras pc tenian buses de datos de 8 bits y en la actualidad pueden llegar a 64 bits. El bus de divisiones determina cual es el origen y el destino de los datos. Cada dispositivo y cada posicion de memoria tiene una direccion dentro de lo que se llama mapa de memoria y que es su identificacion en el sistema. Las direcciones no se pueden repetir. Los descripto anteriormente se referie a los elementos que efectivamente estan montado sobre la placa el modherboard.
El sistema puede componerse ademas por dispositivos que se conectan a la placa mediante socalos o ranuras de expansion ( slots ) que tambien deben interconectarse entonces parte de los contactos de la placa de expansion que se conecta en estas ranuras se integran al sistema. Cada tipo de ranura de expansion se conecta a un bus particular con caracteristicas propias por ejemplo los slots,pci, pci express y AGP.
En la pc modernas para la conceccion de perifericos se mantienen los buses PCI y PCI EXPRES
Ejersicio: Calcular la velocidad de transferencia en bits por segundo de un BUS de 32 bit de ancho trabajando a una frecuencia de 33 Mghertz.
33 MHz =>33Mbits/seg
Velocidad Total= 33 Mbit/seg X 32= 1.056 Mbps.
Velocidad de transferencia= 1056 Mbps = 133 Mbps
(MBps) 8
Interfase para discos rigidos
Veremos la forma en que se transmite la información desde los medios de almacenamiento masivos como discos rigidos y lectoras-grabadoras de cd y dvd desde y hacia el motherboard.
Actualmente se usa prepoterablemente la interfaz SERIAL-ATA SATA que esta reemplazando a la interfaz IDE ( INTEGRATED DEVICE ELECTRONICS) .
Puerto IDE
La interfaz IDE es un conector con una doble idea de pines donde se inzertan el conector asociado a un cable plano
Regularmente hay dos conectores en el matherboard bajo los nombre de IDE 0 IDe1. la interfaz ide esta basada en el estandar creada por IBM en los años 80 llamado ATA. Por eso esta interfaze se conoce tambien como IDE/ATA. En principio esta interfaz soportaba solamente discos rigidos, pero mas tarde se convierten en ATAPI. y es capas de soportar unidades de cd-rom por eso en el inicio de una pc con lectora de cd se lee el mensaje ATAPI CD-ROM. La evolucion de la norma ATA fue capas de soportar discos cada vez mas rapidos (ATA 1, 2, 3, 4, 5 y Fast ATA). Esto esta directamente relacionado con dos modo de transferencia PIO y DMA. el modo pio es el mas antiguo en donde el microprosesador controlaba la transferencia de datos. dentro del modo PIO susedieron varias devoluciones.
Pio-0→3,3MB/S
Pio-1→5,2MB/S
Pio-2→8,3MB/S
Pio-3→11,1MB/S
Pio-4→16MB/S
Devido al bajo rendimiento a la interfaze ATA porque requeria el uso del microprosesador se introduce la tecnologia DMA. De esta forma los dicos rigidos pudieron acceder directamente a la memoria sin pasar por el microprosesador. para eso fue necesario un chip DMA. Esta norma fue mejorando hasta llegar a la norma que se conoces como UDMA que llega a los 133 MB/s
Interfaz Serial-ATA (SATA)
La interfaz Ata paralelo fue superada en el año 2003 cuando se introdujo en el mercado.....
esta interfaz proporciona mayores velocidades de transferencia, permite mayor longitud de cable y permite conectar unidades al instante sin tener que apagar la pc. Actualmente es estandar en todos los matherboard. asi como existe un grupo de interes para el Bus PSI express.Algunos dispositivos que se conectan al PCI EXPRESS son:placas graficas,interfaces pci exprress,A firewire,USB2 y USN3,tambien existe un grupo internacional llamado SATA-IO qie es responsable de desarrollar las especificaciones SATA .Hasta el momento se ha desarrollado 3 protocolos SATA con las siguientes velocidades.
SATA1→150 MB/S
SATA2→300 MB/S
SATA3→600 MB/S
La interfaz... es una interfaz extandar para la transferencioa de datos en los distintos dipositivos de la pc. Se utiliza en los discos rigidos pero tambien interconecta una amplia gama de dispositivos incluyendo escanares unidades de cd room unidades de DVD y hasta impresoras
en el pasado era comun en todas clase de computadoras pero actualmente se utiliza casi con exclusibilidad en un estacion de trabajo de alto rendimiento, servidores y perifericos de alta gama. En las computadoras que se utlizan normalmente se usan interfaces mas lentas como las SATA y USB ( el USB emplea un conjunto de comandos escasi para algunas operaciones. Actualmente se esta usando un sistema escasis serie (Serial Attachment Scsi) que es la evolucion de la interface escasi paralela. Actualmente llega a 6 Gb/s.
Esta tecnologia se encuentra presente en motherboards para servidores como el INTEL S5520HC que soporta 2 microprosesadores INTEL XEON5500, con 12 ranuras para memoria DDR3, 6 puertos PCI EXPRESS, 6 puertos SATA3, un puerto SAS 600, etc.
interfaz usb (universal serial bus)
El bus USB fue desarrollado en la decada de los 90'. la propuesta original fue de IBM y de Intel. Actualmente existe un foro USB que agrupa a mas de 180 companias.
El usb permitio estandarisar la coneccion del periferico como mause, teclado, joistick, escaner, camaras digitales, telefonos celulares, impresoras, modems, targeta de red (alambricas e inalambricas), sintonisadoras de tv, disco rigidos externos, lectoras/grabadors DVD externas, memoria flash tipo pendrive, etc. EL exito fue total desplasando al puerto serie (RS232), paralelos, PS/2, etc.
existen dos tipos de conecciones A y B y cada una de ellas cuenta con las versiones estandar mini y micro
La Bios y el Arranque del sistema
El bios es un programa que se encuentra permanente almacenado en un chip(firware)del motherboard y se ejecuta cuando se inicia la pc para verificar y habilitar todos sus componentes principales, de forma tal que luego se pueda dar pie al inicio del sistema operativo, todo este proceso se conoce como arranque del sistema.
Si ponemos arriba de una mesa los componentes de una pc: motherboard con microprocesador, memoria y placa de memoria y le conectamos la fuente de alimentacion , el teclado , el mause y el monitor , al encender la fuente de alimentacion "algo pasa" y estos dispositivos funcionan ¿como ocurre esto si no tiene disco rigido ni sistema operativo?Evidentemente ay algo muchos mas basicos y permanente previo al sistema operativo, que por ende no esta en el disco rigido y que hace que apenas encendemos la fuente de alimentacion haya un reconocimiento del equipo y luego carge el sistema operativo . Eso es el bios.
Los antiguos bios eran memoria rom del tipo Eprom que se programaban mediante un circuito especial y se borraba mediante luz ultravioleta atravez de una ventana de cuarzo que tenia para cada fin .
Actualmente las bios son de tipo flash:
El bios es un programa al que no tiene acceso el usuario, no se puede modificar (aunque si actualizar) y siempre que se lo necesite. debido a que es una funcion basica e inicial 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 funciones. una parte del bios nos permite modificar sierto parametros como la hubicacion de los puertos series paralelos, la precensia y configuracion de los discos rigidos, su tamaño...
Para que el usuario pueda configurar estos valores se utiliza una pequeña memoria ram de 256 byte de tecnologia cmos
Esta memopria consume muy poca energia y puede ser alimentada por una simple pila de 3 volt tipo cr2032 que se puede cambiar sin necesidad de soldar o desoldar como ocurria de los antiguos motherboard.
Eesta memoria tiene entre su informacion un dato llamado check sum (verificacion de suma) que incluye la suma de trodos los bit de informacion que contiene. Cada ves que se inicia el equipo se realiza esta suma y se la compara con el resultado guardado en el check sum a fin de verificar si no se a corrompido algun dato de la memoria (algo no muy comun pero que puede ocurrir en ciertas ocaciones en las que se realizan modificaciones de hadware) esta memoria se huvica fisicamente en el puente sur del chip set y es llamada comunmente setup.
Para iniciar el sistema de la pc el bios cumple con una serie de tareas consecutivas , es decir que solo pasa a la siguiente si la anterior esta bie. Al encender la pc el primer dispocitivo que funciona es el microprocesador que busca la primera instruccion para ejecutar, como el disco rigido no arranco no hay sistema operativo cargado y lo primero que hace es leer la direccion de memoria 0000 en hexadecimal de bus de direcciones que justamente se encuentra en la bios. En ese momento comienza el inico de la pc, es decir que se comienza a ejecutar el programa contendido en la bios que hace lo siguiente: primero, revisa el setuo para cargar los parametros almacenados en el (fecha hora geometria del disco duro etc). Recordemos que el setup es el unico lugar del bios donde el usuario puede entrar modificar opciones de configuracion basica.
segundo, carga los controladores (drives) y las interrupciones asociadas a los elementos basicos (teclado mause etc) y tercero, busca y havilita la placa de video (muchas placas cuentan con su propio controlador que se carga en ese instante y cuya informacion aparece en la pantalla ).
a cpntinuacion el bios analiza algo importante determina si este proceso de inico se produce desde 0 (arranque en frio) o si se trata de un reinico, generalmente este proceso ocurre despues de instalar un programa. Para esto verifica el valor de la memoria de la direccion 0476 en hexadecimal, si el valor ayado en esta direccion es 1234 indica que se trata de un reinicio y pasa por alto el resto de la rutina iniciando la carga del sistema operativo.
En caso contrario, si se trata de un arranque en frio realiza todo el proceso llamado post (power on self test) lo que implica lo siguiente: verifica la memoria ram asiendo una prueba rapida de escritura y lectura sobre cada direccion de la misma , revisa los puertos usb y ps2 en busca de teclados y de mause, revisa los conectores psi y psi express en busca de las placas conectadas.
Si hayara algun problema en estos elementos emitira un mensaje por pantalla o indicara el error mediante sonidos que responden a un codigo
Tambien existen placas de diagnosticos que poseen una indicacion numerica que permite identificar la faya producida durante la rutina de arranque. Eestas placas tienen conexion pci.
algunos motherboard ya poseen integradas las pacas de diagnosticos post.
Parametros de los buses
Ancho del bus se mide en bits.
Frecuenca del ploc o reloj se mide en hertz.
Cantidad max de dispositicos permitidos.
Tabla de buses externos y internos.
A continuación encontrará una tabla con las especificaciones relativas a los buses más comunes:
Tabla de buses externos y internos.
A continuación encontrará una tabla con las especificaciones relativas a los buses más comunes:
Norma
|
Ancho del bus (bits)
|
Velocidad del bus (MHz)
|
Ancho de banda (MB/seg.)
|
ISA 8 bits
|
8
|
8,3
|
7,9
|
ISA 16 bits
|
16
|
8,3
|
15,9
|
Arquitectura estándar industrial extendida (EISA, Extended
Industry Standard Architecture)
|
32
|
8,3
|
31,8
|
Bus local
VESA (VESA Local Bus)
|
32
|
33
|
127,2
|
PCI 32 bits
|
32
|
33
|
127,2
|
PCI 64 bits 2,1
|
64
|
66
|
508,6
|
AGP
|
32
|
66
|
254,3
|
AGP (Modo x2)
|
32
|
66x2
|
528
|
AGP (Modo x4)
|
32
|
66x4
|
1056
|
AGP (Modo x8)
|
32
|
66x8
|
2112
|
ATA33
|
16
|
33
|
33
|
ATA100
|
16
|
50
|
100
|
ATA133
|
16
|
66
|
133
|
ATA serial (S-ATA, Serial ATA)
|
1
|
180
|
|
ATA serial II (S-ATA2, Serial ATA II)
|
2
|
380
|
|
USB
|
1
|
1,5
|
|
USB 2,0
|
1
|
60
|
|
FireWire
|
1
|
100
|
|
FireWire 2
|
1
|
2660
|
200
|
SCSI-1
|
8
|
4,77
|
5
|
SCSI-2 - Fast
|
8
|
10
|
10
|
SCSI-2 - Wide
|
16
|
10
|
20
|
SCSI-2 - Fast Wide 32 bits
|
32
|
10
|
40
|
SCSI-3 - Ultra
|
8
|
20
|
20
|
SCSI-3 - Ultra Wide
|
16
|
20
|
40
|
SCSI-3 – Ultra 2
|
8
|
40
|
40
|
SCSI-3 - Ultra 2 Wide
|
16
|
40
|
80
|
SCSI-3 - Ultra 160 (Ultra 3)
|
16
|
80
|
160
|
SCSI-3 - Ultra 320 (Ultra 4)
|
16
|
80 DDR
|
320
|
SCSI-3 - Ultra 640 (Ultra 5)
|
16
|
80 QDR
|
640
|
PSI (Periferical.Componet.Interconet)
Al bus psi se lo identificia con un conector blanco de aproximadamente 8,5cm. de largo. Tiene una ranura para la correcrta aplicacion de las placas. Este bus fue desarrollado por intel y sometido al conceso del resto de la industria que lo adopto como estandar. Es uno de los mas utilizados en la actualidad y posee la siguientes caracteristicas:
Canat max. de positivos 10
Ancho del bus: selecciona ble 32 o 64 bits
Ancho del bus: selecciona ble 32 o 64 bits
velocidad de transferencia max. de datos 133 Mb/seg a 32bits y 33 Mhz 266mb/seg 64 bits y 33 Mhz
Actualmente en este bus se conectan placas de expancion como:
Placas de audio, sintonisadoras de tv, modem telefonico, placa de adquisición de datos, placas de amp`liacion de puertos usb, tarjeta de red, etc.
BUS FRONTAL
BUS FRONTAL
Antiguamente solo existia un bus de datos y el microprocesador accedia a la memoria RAM y a la memoria cache del segundo nivel a travez de el. Para optimizar el desempeño de este bus intel intrudojo el DIB (Dual Independet-Bus) donde el microprocesador accedia a la memoria cache L2 por el Back side BUS y a la RAM por el FRONTSIDE BUS. Regularmente la velocidad del microprocesador se determina aplicando un factor de multiplicacion a la frecuencia del FSB. Por ejemplo si aplicamos un factor de multiplicacion de 5 a 1 FSB de 100 Mhz obtenemos un BUS operando a 500 Mhz. Este proceso se conoce como Overclocking. Antiguamente esto se realizaba cambiando unos puentes ( shamper ) .
Actualmente se hace en ewl inico del sistema desde el setup .
El viejo bus ISA: este bus es obsoleto alguna de sus caracteristicas son: ancho de bus 32 bits, frecuencia del clock 8 Mhz, velocidad maxima de transferencia 16 Mgb por segundo.
PCI EXPRES
La transmicion en serie es una de las interfaces mas antiguas de las pc (RS 232), que sigue presente en los motherboard actuales, aunque esta practicamente indesuso frente a interfaces externas superiores como la USB. la transmision de datos express, justamente se realiza en serie es decir que los datos van pasando bit a bit uno detras del otro, mientras que las interfaces paralelos los datos viajan en varios cables a la vez. actualmente se privilegia el uso de interfaces serie porque utilizan menos tension, generan menos interferencias electricas y permiten alcanzar mayores velocidades sin perdida de informacion, ademas son mas simples lo que permiten un diseño mas compacto. La coneccion punto a punto quiere decir que la comunicacion entre un dispositivo y otro es directa lo que permite un aprovechamiento total de ancho de banda puesto que cada placa tendra su ancho en particular y se comunicara con otro sin que nada interfiera su camino. Por ejemplo dijimos que el puerto USB STANDARD tiene todos los conectores conectados en paralelo por lo que comparten el ancho de banda del bus (133 mb x seg).
El sistema PCI expreess las conexion de los conectores de expansion con el chipste se realiza mediante un modulo llamado swhitch (muchas veces incluido en el puennte sur del chipset).
Podemos comparar el bus PCI express y el PCI haciendo una analogia con los concentradores de red : switch y hub. En un HUB los datos que quieren pasar de una maquina a otra deben pasar por todas las que esten entre un puerto y otro hasta que encuentren el destino correcto, mientras que un switch tiene una "inteligencia" que le permite saber la direccion de cada maquina conectada y envia los datos directamente desde una hacia la otra sin pasar por ningun puerto.
La coneccion basica PCI express ( x1) consta solamente de cuatro cables, dos para transmicion de datos en un sentido y dos para el otro. Cada uno de ellos trabaja a una frecuencia de 2 Ghz lo que brinda una taza de conferencia de datos de 2Gb/seg que es equivalente a 256 Mb/seg debemos considerar que esos 256 Mb/seg se transmiten en un solo sentido y que si contamos tambien el otro alcanzamos los 512 mb/seg una cifra nada despreciable teniendo en cuenta los 133 mb/seg del puerto PCI. Gracias a esta caracteristicas de contar simplemente con 5 cables es que ahora los diseños del motherboard son mas sencillos y compactos. La ranura PCI express x1 tiene como dijimos anteriormente un par de conductores para enviar informacion en un sentido y otros 2 para enviar informacion en el otro sentido. La ranura PCI express x4 tiene 4 pares de conductores y la PCI express x16 tiene 16 pares de conductores.
PCI EXPRES
La transmicion en serie es una de las interfaces mas antiguas de las pc (RS 232), que sigue presente en los motherboard actuales, aunque esta practicamente indesuso frente a interfaces externas superiores como la USB. la transmision de datos express, justamente se realiza en serie es decir que los datos van pasando bit a bit uno detras del otro, mientras que las interfaces paralelos los datos viajan en varios cables a la vez. actualmente se privilegia el uso de interfaces serie porque utilizan menos tension, generan menos interferencias electricas y permiten alcanzar mayores velocidades sin perdida de informacion, ademas son mas simples lo que permiten un diseño mas compacto. La coneccion punto a punto quiere decir que la comunicacion entre un dispositivo y otro es directa lo que permite un aprovechamiento total de ancho de banda puesto que cada placa tendra su ancho en particular y se comunicara con otro sin que nada interfiera su camino. Por ejemplo dijimos que el puerto USB STANDARD tiene todos los conectores conectados en paralelo por lo que comparten el ancho de banda del bus (133 mb x seg).
El sistema PCI expreess las conexion de los conectores de expansion con el chipste se realiza mediante un modulo llamado swhitch (muchas veces incluido en el puennte sur del chipset).
Podemos comparar el bus PCI express y el PCI haciendo una analogia con los concentradores de red : switch y hub. En un HUB los datos que quieren pasar de una maquina a otra deben pasar por todas las que esten entre un puerto y otro hasta que encuentren el destino correcto, mientras que un switch tiene una "inteligencia" que le permite saber la direccion de cada maquina conectada y envia los datos directamente desde una hacia la otra sin pasar por ningun puerto.
La coneccion basica PCI express ( x1) consta solamente de cuatro cables, dos para transmicion de datos en un sentido y dos para el otro. Cada uno de ellos trabaja a una frecuencia de 2 Ghz lo que brinda una taza de conferencia de datos de 2Gb/seg que es equivalente a 256 Mb/seg debemos considerar que esos 256 Mb/seg se transmiten en un solo sentido y que si contamos tambien el otro alcanzamos los 512 mb/seg una cifra nada despreciable teniendo en cuenta los 133 mb/seg del puerto PCI. Gracias a esta caracteristicas de contar simplemente con 5 cables es que ahora los diseños del motherboard son mas sencillos y compactos. La ranura PCI express x1 tiene como dijimos anteriormente un par de conductores para enviar informacion en un sentido y otros 2 para enviar informacion en el otro sentido. La ranura PCI express x4 tiene 4 pares de conductores y la PCI express x16 tiene 16 pares de conductores.
Ejersicio: Calcular la velocidad de transferencia en bits por segundo de un BUS de 32 bit de ancho trabajando a una frecuencia de 33 Mghertz.
33 MHz =>33Mbits/seg
Velocidad Total= 33 Mbit/seg X 32= 1.056 Mbps.
Velocidad de transferencia= 1056 Mbps = 133 Mbps
(MBps) 8
Interfase para discos rigidos
Veremos la forma en que se transmite la información desde los medios de almacenamiento masivos como discos rigidos y lectoras-grabadoras de cd y dvd desde y hacia el motherboard.
Actualmente se usa prepoterablemente la interfaz SERIAL-ATA SATA que esta reemplazando a la interfaz IDE ( INTEGRATED DEVICE ELECTRONICS) .
Puerto IDE
La interfaz IDE es un conector con una doble idea de pines donde se inzertan el conector asociado a un cable plano
Regularmente hay dos conectores en el matherboard bajo los nombre de IDE 0 IDe1. la interfaz ide esta basada en el estandar creada por IBM en los años 80 llamado ATA. Por eso esta interfaze se conoce tambien como IDE/ATA. En principio esta interfaz soportaba solamente discos rigidos, pero mas tarde se convierten en ATAPI. y es capas de soportar unidades de cd-rom por eso en el inicio de una pc con lectora de cd se lee el mensaje ATAPI CD-ROM. La evolucion de la norma ATA fue capas de soportar discos cada vez mas rapidos (ATA 1, 2, 3, 4, 5 y Fast ATA). Esto esta directamente relacionado con dos modo de transferencia PIO y DMA. el modo pio es el mas antiguo en donde el microprosesador controlaba la transferencia de datos. dentro del modo PIO susedieron varias devoluciones.
Pio-0→3,3MB/S
Pio-1→5,2MB/S
Pio-2→8,3MB/S
Pio-3→11,1MB/S
Pio-4→16MB/S
Devido al bajo rendimiento a la interfaze ATA porque requeria el uso del microprosesador se introduce la tecnologia DMA. De esta forma los dicos rigidos pudieron acceder directamente a la memoria sin pasar por el microprosesador. para eso fue necesario un chip DMA. Esta norma fue mejorando hasta llegar a la norma que se conoces como UDMA que llega a los 133 MB/s
Interfaz Serial-ATA (SATA)
La interfaz Ata paralelo fue superada en el año 2003 cuando se introdujo en el mercado.....
esta interfaz proporciona mayores velocidades de transferencia, permite mayor longitud de cable y permite conectar unidades al instante sin tener que apagar la pc. Actualmente es estandar en todos los matherboard. asi como existe un grupo de interes para el Bus PSI express.Algunos dispositivos que se conectan al PCI EXPRESS son:placas graficas,interfaces pci exprress,A firewire,USB2 y USN3,tambien existe un grupo internacional llamado SATA-IO qie es responsable de desarrollar las especificaciones SATA .Hasta el momento se ha desarrollado 3 protocolos SATA con las siguientes velocidades.
SATA1→150 MB/S
SATA2→300 MB/S
SATA3→600 MB/S
La interfaz... es una interfaz extandar para la transferencioa de datos en los distintos dipositivos de la pc. Se utiliza en los discos rigidos pero tambien interconecta una amplia gama de dispositivos incluyendo escanares unidades de cd room unidades de DVD y hasta impresoras
en el pasado era comun en todas clase de computadoras pero actualmente se utiliza casi con exclusibilidad en un estacion de trabajo de alto rendimiento, servidores y perifericos de alta gama. En las computadoras que se utlizan normalmente se usan interfaces mas lentas como las SATA y USB ( el USB emplea un conjunto de comandos escasi para algunas operaciones. Actualmente se esta usando un sistema escasis serie (Serial Attachment Scsi) que es la evolucion de la interface escasi paralela. Actualmente llega a 6 Gb/s.
Esta tecnologia se encuentra presente en motherboards para servidores como el INTEL S5520HC que soporta 2 microprosesadores INTEL XEON5500, con 12 ranuras para memoria DDR3, 6 puertos PCI EXPRESS, 6 puertos SATA3, un puerto SAS 600, etc.
interfaz usb (universal serial bus)
El bus USB fue desarrollado en la decada de los 90'. la propuesta original fue de IBM y de Intel. Actualmente existe un foro USB que agrupa a mas de 180 companias.
El usb permitio estandarisar la coneccion del periferico como mause, teclado, joistick, escaner, camaras digitales, telefonos celulares, impresoras, modems, targeta de red (alambricas e inalambricas), sintonisadoras de tv, disco rigidos externos, lectoras/grabadors DVD externas, memoria flash tipo pendrive, etc. EL exito fue total desplasando al puerto serie (RS232), paralelos, PS/2, etc.
existen dos tipos de conecciones A y B y cada una de ellas cuenta con las versiones estandar mini y micro
La Bios y el Arranque del sistema
El bios es un programa que se encuentra permanente almacenado en un chip(firware)del motherboard y se ejecuta cuando se inicia la pc para verificar y habilitar todos sus componentes principales, de forma tal que luego se pueda dar pie al inicio del sistema operativo, todo este proceso se conoce como arranque del sistema.
Si ponemos arriba de una mesa los componentes de una pc: motherboard con microprocesador, memoria y placa de memoria y le conectamos la fuente de alimentacion , el teclado , el mause y el monitor , al encender la fuente de alimentacion "algo pasa" y estos dispositivos funcionan ¿como ocurre esto si no tiene disco rigido ni sistema operativo?Evidentemente ay algo muchos mas basicos y permanente previo al sistema operativo, que por ende no esta en el disco rigido y que hace que apenas encendemos la fuente de alimentacion haya un reconocimiento del equipo y luego carge el sistema operativo . Eso es el bios.
Los antiguos bios eran memoria rom del tipo Eprom que se programaban mediante un circuito especial y se borraba mediante luz ultravioleta atravez de una ventana de cuarzo que tenia para cada fin .
Actualmente las bios son de tipo flash:
El bios es un programa al que no tiene acceso el usuario, no se puede modificar (aunque si actualizar) y siempre que se lo necesite. debido a que es una funcion basica e inicial 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 funciones. una parte del bios nos permite modificar sierto parametros como la hubicacion de los puertos series paralelos, la precensia y configuracion de los discos rigidos, su tamaño...
Para que el usuario pueda configurar estos valores se utiliza una pequeña memoria ram de 256 byte de tecnologia cmos
Esta memopria consume muy poca energia y puede ser alimentada por una simple pila de 3 volt tipo cr2032 que se puede cambiar sin necesidad de soldar o desoldar como ocurria de los antiguos motherboard.
Eesta memoria tiene entre su informacion un dato llamado check sum (verificacion de suma) que incluye la suma de trodos los bit de informacion que contiene. Cada ves que se inicia el equipo se realiza esta suma y se la compara con el resultado guardado en el check sum a fin de verificar si no se a corrompido algun dato de la memoria (algo no muy comun pero que puede ocurrir en ciertas ocaciones en las que se realizan modificaciones de hadware) esta memoria se huvica fisicamente en el puente sur del chip set y es llamada comunmente setup.
Para iniciar el sistema de la pc el bios cumple con una serie de tareas consecutivas , es decir que solo pasa a la siguiente si la anterior esta bie. Al encender la pc el primer dispocitivo que funciona es el microprocesador que busca la primera instruccion para ejecutar, como el disco rigido no arranco no hay sistema operativo cargado y lo primero que hace es leer la direccion de memoria 0000 en hexadecimal de bus de direcciones que justamente se encuentra en la bios. En ese momento comienza el inico de la pc, es decir que se comienza a ejecutar el programa contendido en la bios que hace lo siguiente: primero, revisa el setuo para cargar los parametros almacenados en el (fecha hora geometria del disco duro etc). Recordemos que el setup es el unico lugar del bios donde el usuario puede entrar modificar opciones de configuracion basica.
segundo, carga los controladores (drives) y las interrupciones asociadas a los elementos basicos (teclado mause etc) y tercero, busca y havilita la placa de video (muchas placas cuentan con su propio controlador que se carga en ese instante y cuya informacion aparece en la pantalla ).
a cpntinuacion el bios analiza algo importante determina si este proceso de inico se produce desde 0 (arranque en frio) o si se trata de un reinico, generalmente este proceso ocurre despues de instalar un programa. Para esto verifica el valor de la memoria de la direccion 0476 en hexadecimal, si el valor ayado en esta direccion es 1234 indica que se trata de un reinicio y pasa por alto el resto de la rutina iniciando la carga del sistema operativo.
En caso contrario, si se trata de un arranque en frio realiza todo el proceso llamado post (power on self test) lo que implica lo siguiente: verifica la memoria ram asiendo una prueba rapida de escritura y lectura sobre cada direccion de la misma , revisa los puertos usb y ps2 en busca de teclados y de mause, revisa los conectores psi y psi express en busca de las placas conectadas.
Si hayara algun problema en estos elementos emitira un mensaje por pantalla o indicara el error mediante sonidos que responden a un codigo
Tambien existen placas de diagnosticos que poseen una indicacion numerica que permite identificar la faya producida durante la rutina de arranque. Eestas placas tienen conexion pci.
algunos motherboard ya poseen integradas las pacas de diagnosticos post.
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