También conocido como: MAINBOARD, tarjeta principal, tarjeta madre, placa principal, etc. es el elemento principal del computador luego del micro procesador. En esta tarjeta reside la electrónica fundamental para que pueda operar una computadora sin la cual seria imposible su funcionamiento.
A través del tiempo esta placa ha modificado sus características para dar cabida a los nuevos y cada vez más potentes procesadores que aparecen en el mercado sin embargo su estructura funcional a mantenido una organización similar desde las primeras que aparecieron en el mercado en la cual podemos encontraremos siempre los siguientes elementos:
1 Un microprocesador y un zócalo donde debe colocarse el procesador.
2 El reloj del sistema.
3 La Memoria ROM y CMOS.
4 Memoria RAM y los zócalos donde se colocaría la memoria RAM.
5 La Memoria CACHE.
6 Circuitos auxiliares para la conexión de elementos tales como teclados, bases de expansión, puertos de comunicación, etc. Circuitos especiales conocidos como CHIP SET, integrado por los controladores de acceso a memoria, controladores de interrupción, manejadores de MMX.
7 Slots de expansión.
8 Conector para la fuente de poder.
En las tarjetas actuales encontraremos adicionalmente elementos que se están convirtiendo en estándares, como son:
· Dispositivos E/S (Entrada - Salida) formados por los conectores de puertos serial, paralelo, juegos y la electrónica que los controla.
· Conectores IDE para dispositivos de este tipo
· Controladores de floppy drive
· Electrónica de sonido
· Electrónica de vídeo
ZOCALO PARA EL MICROPROCESADOR
Como se ha mencionado anteriormente, el microprocesador es el elemento fundamental de la computadora, este se halla colocado en la tarjeta principal; en los equipos de las primeras generaciones lo encontramos unas veces en un zócalo adecuado y otras soldado directamente en la placa principal.
En los equipos actuales siempre están colocados en un zócalo especial de acuerdo al tipo de máquina de la que se trate. Los micro procesadores de equipos de las primeras generaciones de XT, AT se caracterizan por ser pequeños y casi no necesitaban disipadores de calor, se los reconoce leyendo la identificación de cada chip, que debe corresponder a las series: 8088, 8086, 286, 386 con sus respectivas variantes. Esta nomenclatura puede incluir letras adicionales ya sea al principio, en medio o al final del código dependiendo del fabricante que lo construyó.
A medida que el desarrollo de micro procesadores fue haciéndose más rápido, los fabricantes estandarizaron un zócalo especial que permite el intercambio de procesadores de diferentes características, marcas, siendo necesario configurar el motherboard para cada uno.
Inmediatamente apareció en el mercado un nuevo tamaño de procesador también PENTIUM IV pero que usa otro tipo de zócalo es el SOCKET 423 mas grande que el 478 en tamaño pero con características similares, tiene cada lado con un número diferente de pines lo que hace que sea imposible colocarlo al revés, 1 lado tiene 5 filas, 2 tiene 6 filas, 3 tiene 7 y el ultimo lado tiene 8 filas de pines.
REFRIGERACION
A partir de la familia de procesadores 80486 en adelante es necesaria la instalación de un disipador de calor colocado directamente sobre el procesador para que este opere en condiciones normales, la falta de este dispositivo provoca una gran pérdida de rendimiento del procesador y en ocasiones, fallas constantes en la operación del equipo.
Existe un gran número de disipadores en el mercado, desde aquellos que son únicamente láminas de aluminio colocadas sobre el dispositivo hasta grandes ventiladores que enfrían adecuadamente los procesadores actuales, este dispositivo tiene mucha importancia y debe ser elegido de acuerdo al procesador que se desea enfriar.
COLOCACION DEL MICRO PROCESADOR
Para colocar el micro procesador en el zócalo en primer lugar se debe asegurar que el dispositivo corresponda con el zócalo correcto,
COLOCACION
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CONFIGURACION DEL MOTHERBOARD
Debido a que existe un gran número de fabricantes de procesadores, cada uno de éstos produce dispositivos con diversas características, los fabricantes de motherboards han debido adecuar a los mismos para que puedan funcionar con cualquier procesador, para esto se han concebido maneras de modificar la placa principal de acuerdo a la marca, velocidad y tipo de procesador que se vaya a instalar.
El modo más común es instalar Jumpers de selección de características, un Jumpers es un pequeño dispositivo que realiza una conexión eléctrica entre DOS PINES, de acuerdo a como especifique el manual de configuración.
Otro método es la utilización de DIP SWITCHES, que son pequeños interruptores colocados en la tarjeta principal y dispuestos de acuerdo a las necesidades de configuración del aparato.
Se debe recordar que la posición de cada uno de estos aparatos controla adecuadamente el trabajo de procesador y si se los cambia accidentalmente éste dejará de funcionar correctamente.
Al instalar un procesador debemos considerar perfectamente los siguientes aspectos.
1. Marca del procesador
2. Velocidad de operación del procesador
3. Tipo de procesador
4. Voltaje de operación e/s ( entrada / salida )
5. Voltaje de operación del nucleo ( cpu core )
Con estos datos debemos revisar el manual de instalación que nos guiará de acuerdo a nuestra selección, los motherboards de la actualidad suelen soportar casi todas las marcas y tipos de procesadores y una amplia gama de velocidades de reloj.
COLOCACION DE CABLES
Dentro de la computadora, encontraremos varios dispositivos periféricos que deben ser conectados a sus circuitos de control, para esto, se cuenta con algunos cables planos que se los conoce con el nombre de buses; existen de diferentes tamaños, y número de contactos, de acuerdo al dispositivo o puerto de comunicaciones que se vaya a conectar. Todos estos cables, que generalmente son de color gris, aunque existen de varios colores, tienen una característica común, hay un cable de un color diferente en uno de sus lados, que sirve para identificar al cable que conectará el Pin #1, tanto en el dispositivo como en el conector respectivo.
Junto a los conectores, encontraremos diferentes métodos de identificación del Pin #1, el más común es mediante la numeración de los pines como se observa en la figura.
En el caso de que no se encuentre exactamente el número 1, nos podemos valer de los otros números que están alrededor del conector, la posición del cable que identifica el número 1, deberá ser en el extremo en que encontremos impreso este número junto al conector, y finalmente, si no encontramos los números 1 y 2, es posible encontrar los números opuestos, en éste caso, el cable de identificación del pin número 1 deberá colocarse en sentido opuesto a dichos números.
TIPO Y DISPOSICION DE MEMORIA
MEMORIA ROM, CMOS - RAM
Existen varios tipos de memoria en una computadora, todas ellas necesarias para su funcionamiento, el primer tipo del que nos vamos a ocupar es la memoria ROM que significa Read Only Memory, esto significa que la información contenida en este dispositivo solo es posible leerla, no puede ser modificada de ninguna manera. Esta información grabada por el fabricante contiene el programa de arranque de la computadora, también conocido como BIOS (Basic Input Ouput System ), el cual realiza una serie de comprobaciones a los diferentes dispositivos del equipo tales como memoria RAM, teclado, unidades de disco y diskette, controladores DMA e IRQ y puertos de comunicación, posteriormente carga el sistema operativo y cede el control al usuario ; Este proceso de comprobación inicial toma el nombre de POST ( Power On Self Test ) o auto prueba de encendido.
La capacidad de almacenamiento en ROM varía de acuerdo al fabricante y podemos encontrar chips de 256, 512, y 1MB de memoria ROM de carácter no volátil, es decir permanece la información aún cuando se apague el equipo, la memoria ROM comúnmente se relaciona con otro elemento electrónico conocido como CMOS - RAM frecuentemente incorporado en el CHIP Motorola MC146818A o en algún otro equivalente, este chip almacena información sobre la configuración del computador especialmente lo relacionado al tipo y número de unidades de disco duro, tipo y número de floppy drivers, cantidad de memoria RAM instalada, distribución de asignación de memoria shadow, secuencia de búsqueda en el encendido, claves de protección de acceso, fecha y hora de tiempo real etc., mientras mas moderno sea el equipo se puede encontrar mayor cantidad de información para ser configurada.
Este tipo de memoria no existe en un equipo XT y es de carácter volátil, es decir pierde su información al quedarse sin energía eléctrica razón por la cual dispone de una pila o batería que la alimenta permanentemente, aún cuando el computador se encuentra apagado.
Esta pila se la puede ubicar fácilmente dentro de su zócalo instalado en el motherboard o soldado sobre la tarjeta principal, en algunos casos esta se halla colocada fuera de la tarjeta principal, y está unida mediante un conector adecuado; los voltajes de esta pila varían de acuerdo al fabricante, encontramos baterías que van desde 12V hasta 3V en los equipos más modernos; la forma de estas también varía habiendo desde paquetes grandes de baterías de Níquel / Cadmio, baterías pequeñas con forma de Barril y baterías planas como las que se instalan en los relojes de pulsera ; las más comunes suelen ser las de forma de barril de 3.6V y 600mA en los equipos antiguos mientras que en los actuales las baterías planas de 3V CR2032 o su equivalente.
Existen algunos fabricantes que instalan en el motherboard en lugar de una pila común, un dispositivo conocido como el CHIP DALLAS, en el cual se incorpora el mecanismo de reloj y una batería de larga duración, según datos del fabricante esta batería tiene un tiempo de vida de 20 años.
La segunda posibilidad nos permite borrar la información de configuración almacenada en el CMOS - RAM, opción principalmente utilizada cuando deseamos eliminar las claves de protección de acceso al sistema; se debe considerar sin embargo que al utilizar esta opción no solo eliminamos las claves de acceso sino todo el resto de información de la configuración y para que el equipo nuevamente opere correctamente, debemos reconfigurarlo lo cual en ocasiones se nos complica si no obtuvimos previamente la información original.
Existe en otras ocasiones una tercera posibilidad que nos permite la instalación de una batería externa sin desconectar la batería del motherboard la cual comúnmente se conecta en los conectores centrales del JUMPER que controla al CMOS.
MEMORIA RAM
Un elemento importante en el motherboard constituye la memoria RAM (Random Access Memory), en esta memoria debe cargarse cualquier programa antes de ser ejecutado, así como los datos que requiere el programa.
La memoria RAM, es la memoria que utiliza el procesador para almacenar la información de uso más frecuente, es de acceso aleatorio porque podemos acceder a una celda determinada sin necesidad de leer toda una fila de celdas.
La memoria está organizada en celdas, como una hoja cuadriculada, y para acceder a una celda determinada se utiliza el nº de fila y de columna, como cuando jugamos a los barcos; el procesador cuando necesita un dato primeramente lo busca en la memoria cache L1, si no está lo busca en la L2, y si no está lo busca en la RAM.
La memoria RAM está formada por chips denominados DRAM (Dynamic RAM) que es un dispositivo económico pero también es lento ya que hay que refrescarlo periódicamente para que no pierda la información, esta memoria es la más antigua, y es asíncrona.
La memoria RAM ha experimentado una constante evolución desde que aparecieron las primeras computadoras, en éstas la RAM estaba formada por un conjunto de chips de memoria formando bancos en la tarjeta principal, estos chips solían tener las siguientes capacidades: 16kbits, 64kbits, 64knybbles, 128kbits, 256kbits, 256knybbles, 1024kbits.
Posterior a los bancos de memoria, ya en la época del 386 y 486 cuando se cambiaba el procesador, implicaba un cambio de tarjeta principal y de procesador, la memoria nos valía de un procesador a otro, eran los SIMM’s (Single In Line Memory Module) de 30 pines, luego vinieron
los de 72 y 168 pines. Esto sucede debido a las nuevas arquitecturas de los procesadores y a las nuevas frecuencias de trabajo, tanto de los procesadores como de los buses del sistema.
MEMORIA CACHE
¿Qué es la memoria cache?, Es una memoria muy rápida que sirve para que el procesador guarde las instrucciones repetitivas más importantes que se dan, podemos encontrar varias clases o niveles de cache:
CACHE L 1 (Level 1) o de primer nivel situada en el procesador en su parte interna o núcleo.
CACHE L 2 (Level 2) segundo nivel, situada ya sea en la tarjeta principal o junto al chip del procesador pero fuera del núcleo.
CACHE L2 RAM y o CACHE L3 La última situada en la última parte o el final de la memoria RAM, mientras más memoria RAM tengamos más grande es la memoria cache asignada.
Esta memoria sirve de buffer de datos o instrucciones al procesador. Esta memoria es SRAM, Static RAM, es muy rápida. Al ser estática, no hay que refrescarla periódicamente para que mantenga la información, con lo cual la CPU no pierde ciclos refrescándola. Así mismo es muy cara y por ello sólo se usa en los procesadores y en pequeñas cantidades, 16Kb a 64Kb en L1, y de 128Kb a 512Kb en procesadores normales y hasta 2Mb en servidores.
La cache L2, o de segundo nivel, trabaja a una frecuencia diferente en cada tipo de procesador, así tenemos como en el Pentium la cache va en tarjeta principal base y trabaja a 66Mhz. En el Pentium II la cache está integrada en la tarjeta principal del procesador, y está conectada a él con un bus trasero y esto le permite trabajar a la mitad de la frecuencia del procesador, y tiene un tamaño de 512Kb. En los Celeron la cache L2 trabaja a la misma frecuencia que el procesador y su tamaño es de 128Kb. Cuando hacemos overcloking y aumentamos la velocidad del procesador, también estamos aumentando la velocidad de trabajo de la cache, si aumentamos la velocidad le procesador más allá de la frecuencia de trabajo de la cache, el procesador no arrancará.
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