MANUAL PARA LA CLASE DE:INTRODUCCIN A LA ARQUITECTURA DE PC

PRIMER TEMA: INTRODUCCION A LA ARQUITECTURA

1. Introduccin a la Arquitectura de ComputadoresLa arquitectura de computadoras es el diseo conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema que conforma una computadora. Es decir, es un modelo y una descripcin funcional de los requerimientos y las implementaciones de diseo para varias partes de una computadora, con especial inters en la forma en que la unidad central de proceso (CPU) trabaja internamente y accede a las direcciones de memoria.Laarquitecturade unacomputadoraexplica la situacin de sus componentes y permite determinar las posibilidades de unsistemainformtico, con una determinada configuracin, pueda realizar lasoperacionespara las que se va a utilizar. La arquitectura bsica de cualquier ordenador completo est formado por solo 5 componentes bsicos: procesador, memoria RAM, disco duro, dispositivos de entrada/salida y software.1.1 Conceptos Iniciales de la Arquitectura de ComputadoresUn computador es un sistema secuencial sncrono complejo que procesa informacin, esta se trata de informacin binaria, utilizando solamente los dgitos de valores lgicos 1 y 0. Estos valores lgicos binarios se corresponden con valores de tensin elctrica, de manera que un 1 lgico corresponde a un nivel alto a 5 voltios y un 0 lgico corresponde a un nivel bajo de tensin cercano a 0 voltios; estos voltajes dependen de la tecnologa que utilicen los dispositivos del computador.1.1.1 ProcesadorEs el cerebro del sistema, encargado de procesar todos los datos e informaciones. A pesar de que es un dispositivo muy sofisticado no puede llegar a hacer nada por s solo. Para hacer funcionar a este necesitamos algunos componentes ms como lo son memorias, unidades de disco, dispositivos de entrada/salida y los programas. El procesador o ncleo central est formado por millones de transistores y componentes electrnicos de un tamao microscpico. El procesamiento de las tareas o eventos que este realiza va en funcin de los nanosegundos, haciendo que los miles de transistores que contiene este trabajen en el orden de los MHz. La informacin binaria se introduce mediante dispositivos perifricos que sirven de interfaz entre el mundo exterior con el usuario. Estos perifricos lo que van a hacer ser traducir la informacin que el usuario introduce en seales elctricas, que sern interpretadas como unos y ceros, los cuales son interpretados de una manera ms rpida por la computadora, ya que el lenguaje maquina utiliza el cdigo binario para ser interpretado por el computador.Un sistema jerrquico es un conjunto de sistemas interrelacionados, cada uno de los cuales se organiza de manera jerrquica, uno tras otro, hasta que alcanza el nivel ms bajo de subsistema elemental. Una posible clasificacin seria:1.Nivel de Componente.Los elementos de este nivel son difusiones de impurezas tipoPy de tipoNen silicio, polisilicio cristalino y difusiones de metal que sirven para construir los transistores.2.Nivel Electrnico.Los componentes son transistores, resistencias, condensadores y diodos construidos con las difusiones del nivel anterior. Esta tecnologa de muy alta escala de integracin o VLSI es la que se utiliza en la fabricacin de circuitos integrados. En este nivel se construyen las puertas lgicas a partir de transistores.3.Nivel Digital.Se describe mediante unos y ceros son las puertas lgicas, biestables y otros mdulos tanto combinacionales como secuenciales. Este nivel es la aplicacin del algebra booleana y las propiedades de la lgica digital.4.Nivel RTL.El nivel de transferencia de registros RTL ser el preferido para la descripcin de los computadores. Elementos tpicos en este nivel de abstraccin son los registros y mdulos combinacionales aritmticos.5.Nivel PMS.Este nivel es el ms alto de la jerarqua. Las siglas PMS provienen del ingles Processor Memory Switch. Con elementos de jerarqua los buses, memorias, procesadores y otros mdulos de alto nivel.1.2 Arquitectura Clsica de un Computador Modelo Von NeumannLa arquitectura Von Neumann tiene sus orgenes en el trabajo del matemtico John Von Neumann desarrollado con John Mauchly y John P. Eckert y divulgado en 1945 en la Moore School de la Universidad de Pensilvania, Estados Unidos, en el que se presentaba e EDVAC ( Electronic Discrete Variable Automatic Computer). De aqu surgi la arquitectura del programa almacena en memoria y bsqueda/ejecucin secuencial de instrucciones. En trminos generales una computadora tiene que realizar 3 funciones:Procesamiento de DatosAlmacenamiento de DatosTransferencia de DatosTal que un PC (Personal Computer) debe procesar datos, transformando la informacin recibida, de igual forma tiene que almacenar datos, como resultado final de estas. Tambin debe de realizartransferencia de datosentre su entorno y el mismo. La arquitectura de un computador hace referencia a la organizacin de sus elementos en mdulos con una funcionabilidad definida y a la iteracin entre ellos. En el esquema de la Figura 1.1 se muestra la estructura bsica de Von Neumann que debe llevar una computadora para su correcta operacin.

FIGURA 1.1: ESTRUCTURA BSICA DE UNA COMPUTADORA.CPU (por elacrnimoeninglsdecentral processing unit) :La unidad central de proceso es el corazn del computador. Controla el flujo de datos, los procesa, y gobierna el secuenciamiento de las acciones en todo el sistema. Para ello necesita un oscilador externo o reloj que sincroniza las operaciones y marca la velocidad de proceso, este vamarcando la evolucin del CPU y mide su velocidad de funcionamiento; en forma no afortunada la frecuencia del reloj del CPU viene limitada por la tecnologa del CPU y del computador completo ya dependiendo de los perifricos, sus tarjetas graficas, memorias, etc. Por lo tanto, el uso excesivo de los recursos que tenga la computadora puede resultar un sobrecalentamiento que deteriore parcial o totalmente la CPU.Memoria:es la responsable del almacenamiento de datos.Entrada/Salida:transfiere datos entre el entorno exterior y el computador. En l se encuentran los controladores de perifricos que forman la interfaz entre los perifricos, la memoria y el procesador.Sistema de interconexin: Buses;es el mecanismo que permite el flujo de datos entre la CPU, la memoria y los mdulos de entrada/salida. Aqu se propagan las seales elctricas que son interpretadas como unos y ceros lgicos.Perifricos:estos dispositivos son los que permiten la entrada de datos al computador, y la salida de informacin una vez procesada. Un grupo de perifricos puede entenderse como un conjunto de transductores entre la informacin fsica externa y la informacin binaria interpretable por el computador. Ejemplos de estos dispositivos son el teclado, el monitor, el ratn, el disco duro y las tarjetas de red.

1.2.1 Unidad Central de ProcesamientoControla el funcionamiento de los elementos de un computador. Desde que el sistema es alimentado por una corriente, este no deja de procesar informacin hasta que se corta dicha alimentacin. La CPU es la parte ms importante del procesador, debido a que es utilizado para realizar todas las operaciones y clculos del computador. La CPU tiene a su vez otra estructura interna que se muestra en la Figura 1.2.

FIGURA 1.2: ESTRUCTURA DE LA CPU Y SU CONEXIN CON LA MEMORIA.Unidad de Control (UC):La unidad de control se encarga de leer de la memoria las instrucciones que debe de ejecutar y de secuenciar el acceso a los datos y operaciones a realizar por la unidad de proceso. La UC genera las seales de control que establecen el flujo de datos en todo el computador e interno en la CPU. Una instruccin no es ms que una combinacin de unos y ceros. Consta de un cdigo de operaciones binarias para ejecutar la instruccin, la UC la almacena en un registro especial, interpreta su cdigo de operacin y ejecuta la secuencia de acciones adecuada, en pocas palabras decodifica la instruccin.Unidad Aritmtica Lgica o ALU (por su acrnimo en inglesArithmetic Logic Unit): Es la parte de la CPU encargada de realizar las transformacionesde los datos. Gobernada por la UC, la ALU consta de una serie de mdulos que realizan operaciones aritmticas y lgicas. La UC se encarga de seleccionar la operacin a realizar habilitando los caminos de datos entre los diversos operadores de la ALU y entre los registros internos.Registros Internos:el almacenamiento de los resultados a la ejecucin de las instrucciones en la memoria principal podra ser lento y excesivamente tendra muchos datos en el sistema de interconexin con la memoria, con lo que el rendimiento bajara. De la misma manera tambin se almacenan en registros internos la configuracin interna del CPU o la informacin durante la ltima operacin de la ALU. Los principales registros de un CPU son:1.Contador de programa.-se encarga de almacenar la direccin de la siguiente instruccin a ejecutar.2.Registro de Instruccin.- se almacena la instruccin capturado en memoria y la que se est ejecutando.3.Registro de Estado.- compuesto por una serie de bits que informan el resultado obtenido en la ltima operacin de la ALU.4.Registro Acumulador.- algunos CPUs realizan operaciones aritmticas en un registro llamado acumulador, su funcin es la de almacenar los resultados de las operaciones aritmticas y lgicas.El ciclo para ejecutar cualquier instruccin se divide enciclo de bsquedayciclo de instruccincomo es ilustrado en el esquema de la Figura 1.3.El primero hace que el CPU genere seales adecuadas para acceder a la memoria y leer la instruccin; el segundo es similar; la diferencia entre los dos es el cdigo de operacin de cada instruccin.

FIGURA 1.3: CICLOS DE LA MAQUINA VON NEUMANN

1.2.2 MemoriaEn la memoria se almacena el programa y los datos que va a ejecutar el CPU. Las instrucciones son cdigos binarios interpretados por la unidad de control, los datos de igual manera se almacenan de forma binaria.Las diversas tecnologas de almacenamiento, dependen del tiempo de acceso a los datos; por lo tanto se realiza un diseo jerrquico de la memoria del sistema para que esta pueda acceder rpidamente a los datos. El principio de que sea ms rpida la memoria haciendo que tenga velocidades similares al CPU, sirve para disear el sistema de memoria. La memoria principal de los computadores tiene una estructura similar a la mostrada en el esquema de la Figura 1.4. Se considera como una matriz de celdas en la que la memoria puede acceder a los datos aleatoriamente.

FIGURA 1.4: ESQUEMA DE UNA MEMORIA DE ACCESO ALEATORIO.Dicha matriz est organizada en palabras, cada una de las cuales tiene asignada una direccin que indica su posicin. Cada palabra est formada por una serie de celdas a las que se accede en paralelo; en cada una se almacena un bit y estos son los que definen las instrucciones.

1.2.3 Entrada/SalidaComo sabemos una computadora tiene dispositivos de entrada y salida como son los que contiene el gabinete, disco duro, placa madre, unidades de CD o DVD, etc. El problema principal que existe entre ellos es su tecnologa y que tienen caractersticas diferentes a los del CPU, estos tambin necesitan una interfaz de cmo se van a entender con el CPU, al igual que el procesador y el controlador perifrico para intercambiar datos entre la computadora.En la Figura 1.5 se muestra como cada control de perifrico tiene una direccin nica en el sistema. La interfaz de E/S decodifica el bus de direcciones para detectar que el CPU se dirige a l. El direccionamiento es muy similar a la de las memorias. El bus de datos se utiliza para el paso de datos entre el perifrico y la memoria. Las lneas especiales de control sirven para coordinar y sincronizar la transferencia.

FIGURA 1.5: ESQUEMA DE UNA INTERFAZ DE ENTRADA/SALIDA.

1.2.4 Sistema de Interconexin: Buses.La conexin de los diversos componentes de una computadora, tales como discos duros, tarjetas madres, unidades de CD, teclados, ratones, etc. se efectan a travs de los buses. Un bus se define como un enlace de comunicacin compartido que usa mltiples cables para conectar subsistemas. Cada lnea es capaz de transmitir una tensin elctrica que representa un 1 o un 0. Cuando hay varios dispositivos en el mismo bus, habr uno que podr enviar una seal que ser procesada por los dems mdulos. Si se mandan los datos al mismo tiempo marcara un error o una contencin del bus, por lo que el acceso estar denegado. Segn si criterio de funcionabilidad los buses se dividen en:Buses de datos:es el que se utiliza para transmitir datos entre los diferentes dispositivos del computador.Buses de Direcciones:sirve para indicar la posicin del dato que se requiere acceder.Bus de Control:sirven para seleccionar al emisor y al receptor en una transaccin del bus.Bus de alimentacin:sirve para proporcionar a los dispositivosvoltajes distintos.

1.2.5 Perifricos.Se entendern todos aquellos dispositivos que son necesarios para suministrar datos a la computadora o visualizar los resultados. Los perifricos se conectan mediante un bus especial a su controlador o al modulo de E/S.Entre los perifricos de entrada tenemos al teclado, ratones, pantallas, digitalizadoras y ms. Otros dispositivos perifricos fundamentales para la interaccin del hombre con la computadora son las terminales de video y las tarjetas graficas.

1.3 Tecnologa de los computadores.Las tendencias tecnolgicas van avanzando con el paso del tiempo, as mismo en trminos informticos y de electrnica van saliendo circuitos integrados digitales ms veloces, lo cual tambin va ligado en trminos monetarios altos, las actualizaciones de un sistema de computo sale relativamente costoso dependiendo de las caractersticas de la tecnologa que se le este implementando. Los circuitos integrados como sabemos hoy en da estos se van haciendo aun ms pequeos ya que existen muchos avances en la tecnologa en las ciencias de la miniaturizacin como son la micro y nanotecnologa que estos ocupan, ya que los dispositivos que antes eran enormes y ocupaban el tamao de una habitacin ahora son tan pequeos que pueden caber en la palma de nuestras manos. Lo que implica que los sistemas avancen son los siguientes trminos:Tecnologa:los transistores utilizados por los dispositivos de un computador son los llamados transistores de unin bipolar o BJT que estos a su vez generaron familias tecnolgicas como lo son los TTL. Esta tecnologa ha tenido como ventajas su facilidad para suministrar corriente y su rapidez, apareciendo como desventaja su alto consumo de energa en comparacin con los CMOS; esta segunda tecnologa se basa en la utilizacin de transistores de efecto de campo, es elegida actualmente para fabricar la mayora de los CPUs. otra tecnologa como la BiCMOS combina en un solo proceso tecnolgico de transistores BJT y CMOS tratando de combinar las ventajas de ambos.Velocidad:hace referencia al tiempo de respuesta y los retrasos inevitables que aparecen en su funcionamiento. Esto hace que los CI ms sencillos dependan de la tecnologa utilizada. El problema de la velocidad estribara en que la ejecucin paralela requerir ms circuitera y el circuito seria mayor.Escala de Integracin:los CIs (Circuitos Integrados) CMOS se construyen a partir de la litografa que se aplican mascaras que proyectan las siluetas de los polgonos que forman a los transistores. Se trata la oblea qumicamente y en las diferentes fusiones se hacen los transistores; estos se dividen en segmentos que pueden alcanzar a las micras de tamao. Cuanto mejor y preciso sea el proceso de la creacin de las difusiones, los tamaos sern menores, y por tanto en una misma superficie de siliciose podra incluir ms lgica.Tamao:depende de la fabricacin del CI ya sea sencillo o que tan complejo pueda ser este para las operaciones para la cual fue programado.

1.3.1 Circuitos de Memoria.El almacenamiento de la informacin se hace a travs de dispositivos de memoria que almacenan la informacin de forma binaria para despus tener la posibilidad de recuperar dichos datos. Estos contribuyen una jerarqua en la que estn ms cerca de la CPU los dispositivosms rpidos y en niveles ms alejados los dispositivos ms lentos. Los parmetros ms importantes para medir los circuitos de memoria son:Tiempo de Acceso:es el tiempo necesario para poder recuperar la informacin de los dispositivos de memoria.Densidad de informacin:depende de la tecnologa utilizada ya que ocupan un espacio distinto por cada bit de informacin.Volatilidad:se refiere a la prdida de informacin si no se mantiene en alimentacin al circuito, esta informacin debe de recuperarse de forma automtica cuando se conecte de nuevo la alimentacin y comience el funcionamiento de la computadora.a)RAM esttica asncrona.Es una memoria voltil, de acceso rpido que puede almacenar y leer informacin su caracterstica es que la hace ideal para ser memoria principal en los ordenadores, la celda de almacenamiento de la SRAM contiene 4 transistores MOS que almacenan 1 y 0 mientras se mantenga la alimentacin del circuito.

b) RAM esttica sncronaUtiliza la misma tecnologa que las SRAM, con lo que son voltiles y de rpido acceso. La diferencia es que existe una seal de reloj que sincroniza el proceso de lectura y escritura. Las memorias cache externas de algunos microprocesadores son de este tipo para facilitar el acceso de datos en modo rfaga y acelerar el proceso de acceso a bloques de memoria.c) RAM Dinmica.La DRAM tiene capacidades que accede con un solo transistor, en vez de celdas con varios transistores. El problema es que las capacidades se descargan mediante la corriente de prdidas de transistores y aparte son lentas comparadas con la SRAM; tienen una estructura de forma de matriz, estando multiplexadas las direcciones en forma de filas y columnas, tienen modos de acceso ms rpido en lo que suministra la parte alta de direccin; este modo de acceso se denomina modo pagina y acelera el acceso al no tener que suministrar para cada acceso la direccin de pgina completa.d) Memorias ROMLas memorias de solo lectura una vez que han sido escritas o programadas solo se puede leer el contenido de las celdas, se suelen utilizar para almacenar el cdigo que permite arrancar a los sistemas; estas se fabrican para aplicaciones masivas con mascaras de silicio. Hay 3 tips de memorias ROM que pueden ser programadas en el laboratorio, algunas pueden ser borradas.Memoria PROM:son memorias ROM programables elctricamente mediante un programador especial que genera picos de alta tensin, que funden fsicamente unos fusibles grabando en el dispositivo de forma permanente. Tienen el inconveniente que no pueden ser borradas y para su lectura requieren una tarjeta especial.Memoria EPROM:se programan tambin con un dispositivo de programacin conectado al ordenador la diferencia con la PROM es que estas si se pueden borrar; se realiza mediante rayos UV, para que suceda esto las EPROM tienen una ventana de cuarzo pequea transparente en la cual se hace la exposicin de la matriz de celdas como se muestra en la figura 1.6. Una vez programadas se tiene que etiquetar esta ventana para evitar que sea borrada accidentalmente.

FIGURA 1.6 MEMORIA EPROMMemoria EEPROM:son memorias programables y borrables mediante un dispositivo especial que se conectara al ordenador.e) Memoria FLASHSon memorias que tienen un comportamiento igual a una SRAM, pero en su escritura es diferente, deben ser primero borradas y despus escritas; este tipo de memorias tienen internamente un registro de instruccin y una maquina de estados que genera las seales necesarias para borrar/escribir en un bloque o en toda la memoria.La memoria se divide en varias capas o niveles con unaestructuracuya forma puede recordarnos a una estructura piramidal. La tabla 1.1 que se muestra a continuacin nos muestra el tamao mximo y mnimo que pueden presentarnos las memorias flash, as como el tiempo que tardan al accesar a la informacin.NombreTamao MximoTiempo de Acceso

RegistrosHasta 200 BytesMenos de 10 Nanosegundos

Memoria CachHasta 512 BytesEntre 10 y 30 Nanosegundos

Memoria PrincipalMs de 1 GigabyteEntre 30 y 100 Nanosegundos

Tabla 1.1. Capas en la que se divide la memoria.1.4 La Mejor Configuracin.Lo primero que debemos de tomar en cuenta para la configuracin de nuestro equipo es para que va a ser destinado, es decir, que programas sern utilizados en el. Por ejemplo un PC utilizado en una oficina ocupa Word, Excel e Internet, no necesita tener un procesador poderoso, pero es indispensable proporcionarlo de una buena memoria RAM y un disco duro rpido en cuanto a lectura y escritura de datos. En cambio cuando una computadora es destinada para aplicaciones pesadas o para juegos con grficos tridimensionales, lo principal es tener un procesador rpido combinado con una buena y rpida tarjeta de grficos.1.4.1 La Placa BaseEs el componente principal, por lo tanto este se tiene que escoger con el ms sumo cuidado para que el ordenador tenga una calidad excelente al igual que su rendimiento en la ejecucin de tareas. Al comprar la placa base debemosver qu tipo de procesador soporta, si posee slots de expansin suficientes para los perifricos que deseemos instalar. Una placa se confecciona usando una tcnica llamada MPCB( Multiple Layer Contact Board), que consiste en varias placas apiladas como si fueran una; este tipo de placas deben ser fabricadas de forma minuciosa, pues un mnimo error en la posicin de las pistas, hara que sufriese interferencias y convertirn a la placa en inestable. La calidad de las placas no depende precisamente de la marca pero si nos debemos cerciorar de la marca que estamos adquiriendo, ya que, para encontrar controladores de los dispositivos de dicha placa ser ms fcil entrando a la pgina del fabricante.1.4.2 Memoria RAMSi la computadora tiene poca memoria RAM, nuestro sistema deber utilizar nuestro disco duro para almacenar aquellos programas que no caben en RAM esta es la llamada Memoria Virtual; la cual por sobrecarga puede llegar a volver muy lento nuestro sistema. Por otro lado, al instalar mas memoria RAM ser un desperdicio pues no har al sistema ms rpido se notara que se debe instalar ms cuando el sistema se encuentre lento. Por ejemplo si se trabaja con aplicaciones sencillas de oficina la mnima de RAM a ocupar seria de 64MB, pero lo ideal sera 128MB; si se mantienen programas al mismo tiempo con 256MB es suficiente ya que en si el uso de memoria RAM en la actualidad tambin depende de nuestro Sistema Operativo ya que al pasar los aos estos van evolucionando de forma creciente ocupando aplicaciones ms complejas por lo cual se necesita ms RAM. Cuanta ms memoria RAM el PC se mantendr ms rpido por ms tiempo ya que con el paso del tiempo hay aplicaciones ms complejas y estas hacen que el sistema sea ms sofisticado.

1.4.3 ProcesadorDepende para que se va a utilizar la computadora por ejemplo si esta ser utilizada parajuegos valdra la pena invertir en un procesador como un Athlon o Pentium 4. Si es para aplicaciones pequeas con que tenga suficiente RAM es ms que suficiente un procesador Duron.1.4.4 Disco DuroEs importante saber el tiempo de acceso, la velocidad de rotacin y la densidad del disco duro. El tiempo de acceso determina cuanto tiempo tarda el cabezal de lectura en encontrar el dato que debe leerse. La velocidad de rotacin se mide en rpm, revoluciones por minuto. La densidad o cantidad de datos que caben en cada disco duro, tambin determina su rendimiento, pues los datos estarn ms expuestos entre s, sern localizados ms rpidamente.1.4.5 Tarjeta GraficaExisten tarjetas de 2D y 3D. Tambin existen tarjetas aceleradoras de 3D que deben usarse con una tarjeta de 2D comn. Tambin existen las tarjetas graficas combo, que realizan funciones de 2D y 3D. Al da de hoy, incluso las tarjetas graficas on board (se refiere a dispositivos que vienen integrados en la placa madre) vienen con recursos 3D, aunque su rendimiento no se compara en lo absoluto con el de una tarjeta grafica de calidad.1.4.6 Tarjeta de SonidoNo tiene ninguna influencia con el rendimiento del equipo, solamente determina la calidad de audio. Para uso normal, se utilizan las Sound Blaster generalmente con chipsets Yamaha. Las tarjetas de sonido ms caras marcan la diferencia si pretendemos trabajar en la edicin musical, o queremos or msica MIDI en mxima calidad. Tambin existen las tarjetas de sonido 3D, como la Sound Blaster Live, que generan sonidos que parecen venir de todas direcciones. Este efecto es muy utilizado en teatros en casa, para escuchar el sonido de forma ms real.1.5 Ampliaciones y Actualizaciones.Realizar una ampliacin significa cambiar algunos componentes de un equipo ya viejo a fin de mejorar su rendimiento. Sin embargo, muchas veces, el equipo es tan viejo que sera necesario cambiar casi todos los componentespara conseguir un rendimiento aceptable; en este caso sera mejor comprar un equipo nuevo con las actualizaciones ms recientes para un rendimiento ptimo. El secreto de realizar una buena actualizacin es detectar los puntos dbiles de la configuracin, los componentes para conseguir alcanzar un rendimiento aceptable con el conjunto de los dems. Aparte hay que saber escoger los componentes en relacin a la calidad. Cabe mencionar que no es necesario comprar un equipo anticuado para hacer una actualizacin que bien valga la pena porque si el equipo est muy anticuado lo mejor es comprar uno nuevo con las actualizaciones que satisfagan las necesidades que requiere en ese momento el usuario y as poder tener un equipo de vanguardia y bien actualizado.

SEGUNDO TEMA: LA PLACA BASE Y SUS COMPONENTES

La Placa Base y Componentes

2.La Placa Base y ComponentesEs una placa de circuito impreso sobre la que hay montada una seria de componentes electrnicos. Tambin llamada tarjeta madre es el componente que se utiliza para conectar los dems componentes esenciales de una computadora. Aparte de los componentes pasivos, existe una serie de elementos importantes:Unzcalopara la instalacin del microprocesador. En algunos casos, existe otro zcalo para instalar el coprocesador si el microprocesador no lo lleva integrado.Slots de expansin,una especie de conectores sobre los cuales se conectan las tarjetas.Un controlador de teclado, que traduce las teclas pulsadas a cdigos adecuados para que el microprocesador pueda interpretarlos.Una serie de conectores llamadosbancos, sobre los que se monta la memoria RAM.Un grupo de zcalos sobre los que se instala unamemoria cach, que agiliza la transferencia de datos del microprocesador a la memoria principal (RAM) y viceversa. Aunque en algunas placas esta memoria viene integrada.Un conector para teclado y para mouse.Un pequeochipde memoria ROM denominado BIOS, en la que se encuentran grabadas las instrucciones de arranque del sistema y un programa de configuracin del equipo denominado SETUP.Un conjunto deJumpers y/o micro interruptoresque se abren o cortocircuitan para configurar la placa, e indica que componentes se instalan en ella.En la figura 2.1, de la pgina siguiente se muestra la distribucin de estos componentes en la placa base.

FIGURA 2.1 DISTRIBUCIN DE LOS COMPONENTES EN UNA PLACA BASEExiste una gran variedad y tipos de placas base. Hasta la aparicin del microprocesador Pentium o Intel, no exista ninguna norma en concreto para la clasificacin de estas placas. Dichas placas estaban formadas por un gran nmero dechipspara controlarlas. A partir de la aparicin de este microprocesador, se desarrolla una serie de placas base que necesitan un pequeo nmero dechipspara controlarlas. Estas placas se clasificansegn el chipset (el conjunto dechipsque la conforman).2.1 Formatos de las Placas BaseLa placa base del PC ha sufrido numerosas variaciones desde su aparicin. Cada nuevo formato ha ido buscando siempre mejoras en cuanto a la facilidad de montaje, ventilacin, proximidad de elementos afines, seguridad y protecciones elctricas. Por orden cronolgico, la evolucin de estos formatos viene marcada por los modelosAT, Baby-AT, ATXymicro-ATX.A continuacin se van a describir los tres ltimos formatos, que son los ms utilizados actualmente:2.1.1 El estndar de placa (B)AT.Las placas base en su tamao original, tal como se introdujeron con el ordenador denominado AT (procesador 286), han dejado de ser habituales hace tiempo. En su lugar, dominan ahora las placasMini BabyyBaby AT, tambin conocidas como placas BAT o BATBoards. Por este motivo, a menudo se encuentra el nombreestndarBAT en vez deestndarAT.Baby-ATfue el estndar absoluto durante aos. Se basa en el formato original deIBMPC-AT, pero de dimensiones ms reducidas (una placa de 215 x 326 mm), con unas posiciones determinadas para el conector de teclado, losslotsde expansin y los agujeros de anclaje en la caja. Estas placas son tpicas de los ordenadores clnicos, desde el 80286 hasta los primerosPentium.Con el auge de los perifricos, salieron a luz sus principales carencias: mala verificacin en cajas y, sobre todo, muchos cables que impide acceder a la placa sin desconectar al menos uno. Desde la aparicin de las placasBATpara el procesadorPentium, es habitual que se encuentren ya en la placa las controladoras (IDE, Unidad de disquete)y los puertos (impresora, RS232) rutinarios.Los datos ms importantes para el tamao de las placas base de los PCs se han indicado en la tabla 2.1. En dicha tabla se encuentra, la medida correspondiente a las anchuras de la placa base hace referencia al lado donde se encuentra la conexin del teclado, la cual tambin determina claramente la posicin de la placa base en la carcasa del PC.Tipo de Placa BaseMedidas en mmAplicaciones habituales

Ancho x Largo(tipos de PC)

Placa AT305 x 335PCs 8088 486 antiguos, PCs EISA

Placa Baby220 x 330PCs ISA, EISA, PCI

Baby220 x 275PCs ISA, PCI, VLB

Mini Baby220 x 220PCs ISA, VLB

Tabla 2.1. Tamao y Aplicaciones de las Placas Base (B)AT.Para identificar una placa Baby-AT, lo mejor es observar el conector del teclado, que es una clavijaDINde 5 pines, o bien mirar el conector de alimentacin que deber estar dividido en dos piezas, cada una con 6 cables como se muestra en la figura 2.2.

FIGURA 2.2 CONECTORDE CORRIENTE DE UNA PLACA ATA continuacin mostramos la figura 2.3 la cual nos muestra como se aprecia una placa base de tipo (B)AT.

FIGURA 2.2 PLACA BABY AT2.1.2 El estndar de placa ATX.Es el ms moderno, el que mayores ventajas ofrece, y fsicamente incompatible con los formatos previos. Desde el ao de 1995, existen los estndares ATX y LPX y, desde 1996, el estndar LNX. Estas tres versiones definen nuevos factores de forma para las placas base y las fuentes de alimentacin que no son compatibles entre s ni con el estndar BAT. No obstante las fuentes del ATX y el NLX son intercambiables ya que tienen el mismo conector para corriente.El ATX mejora la ventilacin y reduce los cables de mas que tenan lasBaby-AT,debido a la nueva situacin de los componentes. Por ello. El microprocesador y la memoria estn reubicados de modo que queden ms accesibles y no interfieran con las tarjetas de expansin por muy largas que sean. Adems, los conectores de las unidades de discos se encuentran cerca de los bordes de la placa, para que no se hagan tan estorbosos los cables que haba en las placas anteriores. Con ATX dio un cambio radical con la placaBaby-AT,de modo que, ahora, las conexiones para impresora (IEEE1284), los dos puertos RS232 y el ratn (PS/2), se encuentran directamente en la placa base, lo cual evita tener que utilizar cables que comuniquen las conexiones de la placa con las ranuras correspondientes. Otras conexiones habituales aqu, son las deUniversal Serial Bus (USB), Firewire (IEEE1394)o de audio. Dichas conexiones se muestran en la figura 2.3.

FIGURA 2.3 CONEXIONES DE UNA PLACA ATXLas fuentes de alimentacin tambin se han mejorado, tanto en el aspecto elctrico como en el mecnico, y la corriente de aire de ventilador de la fuente de alimentacin pas ahora a travs de la electrnica de la placa base, hecho que produce un efecto positivo sobre el estado de la temperatura. La placa contiene un sistema de enfriamiento y disipadores de calor los cuales son tiles para que no est expuesta a altas temperaturas; no obstante el procesador se suele acompaar por un ventilador adicional; para mejorar el desempeo de la computadora. Cada placa ATX requiere sucarcasa tipo ATX ya que no se puede adecuar a una BAT.Para identificar una placa ATX, lo mejor es observar sus conectores, ya que estn agrupados el de teclado, ratn, series, paralelo y USB, mostrando una apariencia como la de la figura 2.3. Adems, el conector del teclado y ratn son clavijasmini-DIN (PS/2), y la placa recibe la alimentacin mediante un conector formado por una nica pieza como se muestra en la figura 2.4.

FIGURA 2.4 CONECTOR DE CORRIENTE DE UNA PLACA ATXEn la figura 2.5 se muestra una placa tipo ATX, la cual da la descripcin anterior de dicha placa.

FIGURA 2.5 PLACA ESTNDAR ATX

2.1.3 Micro-ATXEs una versin reducida del formato ATX que se puede acoplar a su misma carcasa. Mientras que en el formato ATX la placa tiene unas dimensiones de 305 x 244 mm, el micro-ATX tiene 208 x 204 mm. Tal placa micro-ATX se muestra en la figura 2.6

FIGURA 2.6 PLACA MICRO-ATX

2.2.Los componentes de la placa base.Como se menciono en la introduccin de este captulo la placa base contiene distintas partes que lo conforman los cuales se muestran ms adelante del documento, cabe mencionar que sin estos componentes conectados entre si nuestro equipo de computo no operaria de forma correcta inclusive no prendera nuestra computadora. zcalo del microprocesador ranuras de memoria (SIMM, DIMM...) chipset de control BIOS ranuras de expansin (ISA, PCI, AGP...) memoria cach conectores internos conectores externos conector elctrico pila elementos integrados variados

2.2.1. Zcalo del microprocesadorEs el lugar donde se inserta el "cerebro" del ordenador. Durante ms de 10 aos consisti en un rectngulo o cuadrado donde el "micro", una pastilla de plstico negro con patitas, se introduca con mayor o menor facilidad; la aparicin de los Pentium II cambi un poco este panorama, introduciendo los conectores en forma de ranura (slot).Veamos en detalle los tipos ms comunes de zcalo, osocket como se dice regularmente a estos zcalos donde se introduce el microprocesador: PGA:pin grid array, son el modelo clsico, usado en el 386 y muchos 486; consiste en un cuadrado de conectores en forma de agujero donde se insertan las patitas del chip por pura presin. Segn el chip, tiene ms o menos agujeritos. ZIF:Zero Insertion Force (socket),es decir,zcalo de fuerza de insercin nula. El gran avance que relaj la vida de los aficionados a la ampliacin de ordenadores. Elctricamente es como un PGA, aunque gracias a un sistema mecnico permite introducir el micro sin necesidad de fuerza alguna, con lo que el peligro de romper alguno de los pines del microprocesador desaparece. Apareci en la poca del 486 y sus distintas versiones (sockets 3, 5 y 7, principalmente) se han utilizado hasta que apareci el Pentium II. Actualmente se fabrican los siguientes tipos de zcalos ZIF:. Socket 7"Sper 7":variante del Socket 7 que se caracteriza por poder usar velocidades de bus de hasta 100 MHz, es el que utilizan los micros AMD K6-2.. Socket 370 o PGA370:fsicamente similar al anterior, pero incompatible con l por utilizar un bus distinto. Dos versiones:PPGA(la ms antigua, slo para micros Intel Celeron Mendocino) yFC-PGA(para Celeron y los ms recientes Pentium III).. Socket A (462):utilizado nicamente por los ms recientes AMD K7 Athlon y por los AMD Duron.. Socket 423:utilizado nicamente por los Pentium 4.

FIGURA 2.7 ZCALO ZIF DE MICROPROCESADOR Slot 1:Fue un invento de Intel para enchufar los Pentium II, o ms bien para desenchufar a su competencia, AMD y Cyrix. Fsicamente, no se parece a nada de lo anterior; en vez de un rectngulo con agujeritos para las patitas del chip, es unaranura (slot), una especie de conector alargado como los ISA o PCI. Tcnicamente, y por mucho que diga Intel, no tiene muchas ventajas frente a los ZIF (e incluso puede que al estar los conectores en forma de "peine" den lugar a ms interferencias), aunque tiene una irreprochable: es 100% Intel. Slot A:la respuesta de AMD al Slot 1; fsicamente ambos "slots" son idnticos, pero lgica y elctricamente son totalmente incompatibles por los motivos indicados antes. Utilizado nicamente por los primeros AMD K7 Athlon. Otros:en ocasiones, no existe zcalo en absoluto, sino que el chip estsoldadoa la placa, en cuyo caso a veces resulta hasta difcil de reconocer. Es el caso de muchos 8086, 286 y 386SX. O bien se trata dechips antiguos(esos 8086 o 286), que tienen forma rectangular alargada (parecida a la del chip de BIOS) y patitas planas en vez de redondas; en este caso, el zcalo es asimismo rectangular, del modelo que se usa para multitud de chips electrnicos de todo tipo.2.2.2.Ranuras de memoriaSon los conectores de la memoria principal del ordenador, laRAM. Dichos conectores son como los que se muestran en la figura 2.8.

FIGURA 2.8 RANURAS PARA MEMORIA RAMAntiguamente, los chips de RAM se colocaban uno a uno sobre la placa, de la forma en que an se hace en las tarjetas de vdeo, lo cual no era una buena idea debido al nmero de chips que poda llegar a ser necesario y a la delicadeza de los mismos; por ello, se agruparon varios chips de memoria soldados a una plaquita, dando lugar a lo que se conoce comomdulo.Estos mdulos han ido variando en tamao, capacidad y forma de conectarse; al comienzo los haba que se conectaban a la placa mediante unas patitas muy delicadas, lo cual se desech del todo hacia la poca del 386 por los llamadosmdulosSIMM, que tienen los conectores sobre el borde del mdulo.Los SIMMs originales tenan 30 conectores, esto es, 30contactos, y medan unos 8,5 cm. Hacia finales de la poca del 486 aparecieron los de 72 contactos, ms largos: unos 10,5 cm. Este proceso ha seguido hasta desembocar en los actuales mdulosDIMM, de 168 contactos y 13 cm.2.2.3. Chipset de controlEl "chipset" es el conjunto (set) de chips que se encargan de controlar determinadas funciones del ordenador, como la forma en que interacciona el microprocesador con la memoria o la cach, o el control de puertos PCI, AGP, USB.... la figura 2.9 muestra un ejemplo de chipset.

FIGURA 2.9. CHIPSET INTEL DE UNA PLACA BASEAntiguamente estas funciones eran relativamente sencillas de realizar, por lo que el chipset era el ltimo elemento al que se conceda importancia a la hora de comprar una placa base, si es que alguien se molestaba siquiera en informarse sobre la naturaleza del mismo. Sin embargo, la llegada de micros ms complejos como los Pentium o los K6, adems de nuevas tecnologas en memorias y cach, le ha hecho cobrar protagonismo, en ocasiones incluso exagerado.Debido a lo anterior, se puede decir que el chipset de un 486 o inferior no es de mayor importancia (dentro de un lmite razonable), por lo que vamos a tratar slo de los chipsets para Pentium y superior: chipsets de Intel para Pentium ("Tritones"): son muy conocidos, pero a decir verdad ms por el marketing que ha recibido su nombre comercial genrico (Tritn) que por sus capacidades, aunque stas son destacables.. 430 FX:el Tritn clsico. Un chipset bastante apropiado para los Pentium "normales" (no MMX) con memorias tipo EDO. Hoy en da desfasado y descatalogado.. 430 HX:el Tritn II, la opcin profesional del anterior. Mucho ms rpido y con soporte para placas duales (con 2 Pentium). Algo anticuado pero muy bueno.. 430 VX:el Tritn III? Ms bien el 2.5; algo ms lento que el HX, pero con soporte para memoria SDRAM. Se puede decir que es la revisin del FX, o bien que se sac para que la gente no se asustara del precio del HX.... 430 TX:el ltimo Tritn. Soporte MMX, SDRAM, UltraDMA... Sin embargo, carece de AGP y de bus a 100 MHz, por lo que ha quedado algo desfasado. Un problema: si se le pone ms de 64 MB de RAM, la cach deja de actuar; aunque ms de 64 MB esmuchaRAM. chipsets de VIA para Pentium ("Apollos"):unos chipsets bastante buenos, se caracterizan por tener soporte para casi todo lo imaginable (memorias SDRAM o BEDO, UltraDMA, USB...); su pelea est en la gama del HX o TX, aunque suelen ser algo ms lentos que stos con micros Intel. Lo bueno de las placas con chipsets VIA es que su calidad suele ser intermedia-alta, mientras que en placas con chipsets Intel hay un abanico muy amplio entre placas muy buenas y otras francamente malas. Adems, y al contrario que Intel, siguen con el campo de placassocket 7(las de tipo Pentium y Pentium MMX), por lo que ofrecen soluciones mucho ms avanzadas que el TX (con AGP y bus a 100 MHz, por ejemplo). chipsets de SiS, ALI, VLSI y ETEQ para Pentium:como los anteriores, sus capacidades son avanzadas, aunque su velocidad sea en ocasiones algo ms reducida si los usamos con micros Intel. Su principal propiedad, al igual que en los chipsets VIA, est en el soporte de caractersticas avanzadas de chips no Intel "compatibles Pentium" (y a veces mejores), como son el AMD K6, el K6-2 o el Cyrix-IBM 6x86MX (M2); si su opcin est en uno de estos micros o quiere usar tarjetas AGP, su placa ideal es muy probable que no se llame "Intel inside". chipsets de Intel para Pentium II: teniendo en cuenta otros chipsets futuros para procesadores con mayor capacidad, aun no tenan competencia a su ao de lanzamiento.. 440 FX:un chipset fabricado para el extinto Pentium Pro,liquidadoen favor del Pentium II (que es un Pro revisado, algo ms barato y con el mgico "MMX").Para un Pentium Pro, bueno; para un Pentium II y los avances actuales (memorias, AGP...), muy malo.. 440 LX:el primer y muy eficiente chipset para Pentium II. Lo tiene casi todo, excepto bus a 100 MHz, lo que hace que no admita micros a ms de 333 MHz.. 440 BX:la ltima novedad de Intel. Con bus de 100 MHz, es el tope de la gama.. 440 EX:un chipset basado en el LX pero de caractersticas recortadas. Muy malo, slo vlido para Celeron.. 440 ZX:un chipset basado en el BX pero de caractersticas recortadas, como el EX. Slo vlido para Celeron. otras marcas para Pentium II:VIA Apollo Pro y ALI Aladdin Pro. Chipsets muy completos, con soporte incluso para bus a 100 MHz, pero que tienen su mayor problema en convencer a los fabricantes y al pblico de no usar los chipsets de Intel, que han estado en solitario durante todo un ao.2.2.4.La BIOSLa BIOS realmente no es sino un programa que se encarga de dar soporte para manejar ciertos dispositivos denominados de entrada-salida (Input-Output). Fsicamente se localiza en un chip que suele tener forma rectangular, como el de la figura 2.10.

FIGURA 2.10 BIOS PHOENIXAdems, la BIOS conserva ciertos parmetros como el tipo de disco duro, la fecha y hora del sistema, etc., los cuales guarda en una memoria del tipo CMOS, de muy bajo consumo y que es mantenida con unapilacuando el ordenador est desconectado.Las BIOS pueden actualizarse bien mediante la extraccin y sustitucin del chip (mtodo muy delicado) o bien mediante software, aunque slo en el caso de las llamadas Flash-BIOS.

2.2.5. Slots para tarjetas de expansinSon unas ranuras de plstico con conectores elctricos (slots) donde se introducen las tarjetas de expansin (tarjeta de vdeo, de sonido, de red...). Segn la tecnologa en que se basen presentan un aspecto externo diferente, con diferente tamao y a veces incluso en distinto color. Ranuras ISA: son las ms veteranas, un legado de los primeros tiempos del PC. Funcionan a unos 8 MHz y ofrecen un mximo de 16 MB/s, suficiente para conectar un mdem o una tarjeta de sonido, pero muy poco para una tarjeta de vdeo. Miden unos 14 cm y su color suele ser negro; existe una versin an ms antigua que mide slo 8,5 cm. Ranuras Vesa Local Bus:un modelo de efmera vida: se empez a usar en los 486 y se dej de usar en los primeros tiempos del Pentium. Son un desarrollo a partir de ISA, que puede ofrecer unos 160 MB/s a un mximo de 40 MHz. Son largusimas, unos 22 cm, y su color suele ser negro, a veces con el final del conector en marrn u otro color. Ranuras PCI:el estndar actual. Pueden dar hasta 132 MB/s a 33 MHz, lo que es suficiente para casi todo, excepto quiz para algunas tarjetas de vdeo 3D. Miden unos 8,5 cm y generalmente son blancas. Ranuras AGP: se dedica exclusivamente a conectar tarjetas de vdeo 3D, por lo que slo suele haber una; adems, su propia estructura impide que se utilice para todos los propsitos, por lo que se utiliza como una ayuda para el PCI. Segn el modo de funcionamiento puede ofrecer 264 MB/s o incluso 528 MB/s. Mide unos 8 cm y se encuentra bastante separada del borde de la placa.Las placas actuales tienden a tener los ms conectores PCI posibles, manteniendo uno o dos conectores ISA por motivos de compatibilidad con tarjetas antiguas y usando AGP para el vdeo.

2.2.6. Memoria cachSe trata de un tipo de memoria muy rpida que se utiliza de puente entre el microprocesador y la memoria principal o RAM, de tal forma que los datos ms utilizados puedan encontrarse antes, acelerando el rendimiento del ordenador, especialmente en aplicaciones ofimticas.Se empez a implantar en la poca del 386, no siendo de uso general hasta la llegada de los 486. Su tamao ha sido siempre relativamente reducido (como mximo 1 MB), tanto por cuestiones de diseo como por su alto precio, consecuencia directa de su gran velocidad. Este precio elevado hizo que incluso se llegara a vender un nmero considerable de placas base con cachs falsas, algo que afortunadamente en la actualidad es bastante inusual.La figura 2.11 muestra una memoria cache.

FIGURA 2.11. MEMORIA CACHE.Tambin se la conoce comocach externa,secundariaode segundo nivel(L2), para diferenciarla de la cach interna o de primer nivel que llevan todos los microprocesadores desde el 486 (excepto el 486SX y los primeros Celeron). Su presentacin vara mucho: puede venir en varios chips o en un nico chip, soldada a la placa base o en un zcalo especial (por ejemplo del tipo CELP) e incluso puede no estar en la placa base sino pertenecer al microprocesador, como en los Pentium II y los modernos Celeron Mendocino.2.2.7. Conectores externosSe trata de los conectores para perifricos externos: teclado, ratn, impresora... En las placas Baby-AT lo nico que est en contacto con la placa son unos cables que la unen con los conectores en s, que se sitan en la carcasa, excepto el de teclado que s est adherido a la propia placa. En las ATX los conectores estn todos agrupados entorno al de teclado y soldados a la placa base.Los principales conectores son los que se muestran en la tabla 2.2:Teclado

Clavija DIN ancha, propio de las placas Baby-AT, o mini-DIN en placas ATX y muchos diseos propietarios.

Puerto paralelo(LPT1)En los pocos casos en los que existe ms de uno, el segundo sera LPT2. Es un conector hembra de unos 38 mm, con 25 pines agrupados en 2 hileras.

Puertos serie(COMoRS232)

Suelen ser dos, uno estrecho de unos 17 mm, con 9 pines (habitualmente "COM1"), y otro ancho de unos 38 mm, con 25 pines (generalmente "COM2"), como el paralelo pero macho, con los pines hacia fuera. Internamente son iguales, slo cambia el conector exterior; en las placas ATX suelen ser ambos de 9 pines.

Puerto para ratn PS/2

En realidad, un conector mini-DIN como el de teclado; el nombre proviene de su uso en los ordenadores PS/2 de IBM.

Puerto de juegos

O puerto para joystick o teclado midi. De tamao algo mayor que el puerto serie estrecho, de unos 25 mm, con 15 pines agrupados en 2 hileras.

Puerto VGA

Incluyendo las modernas SVGA, XGA... pero no las CGA o EGA. Aunque lo normal es que no est integrada en la placa base sino en una tarjeta de expansin, de unos 17 mm, con 15 pines agrupados en 3 hileras.

USB

En las placas ms modernas (ni siquiera en todas las ATX); de forma estrecha y rectangular.

Tabla 2.2. Principales conectores externos.Actualmente los teclados y ratones tienden hacia el mini-DIN o PS/2, y se supone que en unos aos casi todo se conectar al USB, en una cadena de perifricos conectados al mismo cable.2.2.8. Conectores internosBajo esta denominacin englobamos a los conectores para dispositivos internos, como puedan ser la disquetera, el disco duro, el CD-ROM o el altavoz interno, e incluso para los puertos serie, paralelo y dejoysticksi la placa no es de formato ATX.

FIGURA 2.12 CONECTORES IDE PARA DISCO DURO, CD-ROM Y DISQUETERAEn las placas base antiguas el soporte para estos elementos se realizaba mediante una tarjeta auxiliar, llamada deInput/Outputo simplemente deI/O, como la de la figura 2.12 en la parte superior; pero ya desde la poca de los 486 se hizo comn integrar los chips controladores de estos dispositivos en la placa base, o al menos los correspondientes a discos duros y disquetera.

FIGURA 2.13 PLACA BASE INTERNA CON CONECTORES PARA DISCOS DUROS, DISQUETERA, ETC.Siguiendo la figura 2.13 de izquierda a derecha, el primer conector es el correspondiente a ladisquetera; tiene 34 pines, y equivale al de menor tamao de la foto del comienzo de este apartado; el siguiente es el dedisco duro, que en las placas actuales es doble (uno para cada canal IDE); tiene 40 pines (a veces slo 39, ya que el pin 20 carece de utilidad) y equivale a uno cualquiera de los otros dos que aparecen en la figura 2.12.Por ltimo, el altavoz interno, losleds(las bombillitas) para el disco duro, el indicador de encendido, elturbo(si existe, en las placas modernas est totalmente en desuso) y los interruptores deresetostand-byse conectan todos ellos con cables de colores a una serie dejumpersque se conectan en pines como los que se muestran en la figura 2.14, cuya posicin y caractersticas de voltaje vendrn indicadas en el manual de la placa y/o en el serigrafiado de la misma.

FIGURA 2.14. PINES PARA CONEXIN DE JUMPERS.

2.2.9. Conector elctricoEs donde se conectan los cables para que la placa base reciba la alimentacin proporcionada por la fuente. En las placas Baby-AT los conectores son dos, si bien estn uno junto al otro, mientras que en las ATX es nico.

FIGURA 2.15 CONECTORES ELCTRICOS.Cuando se trata de conectores Baby-AT, deben disponerse de forma que los cuatro cables negros (2 de cada conector), que son las tierras, queden en el centro. El conector ATX suele tener formas rectangulares y trapezoidales alternadas en algunos de los pines de tal forma que sea imposible equivocar suorientacin.

2.2.10. PilaLa pila del ordenador, o ms correctamenteel acumulador, se encarga de conservar los parmetros de la BIOS cuando el ordenador est apagado. Sin ella, cada vez que encendiramos tendramos que introducir las caractersticas del disco duro, del chipset, la fecha y la hora. Dicha pila es como la que se muestra en la figura 2.16.

FIGURA 2.1.6 PILA DEL ORDENADOR.Se trata de un acumulador, pues se recarga cuando el ordenador est encendido. Sin embargo, con el paso de los aos pierde poco a poco esta capacidad (como todas las bateras recargables) y llega un momento en que hay que cambiarla. Esto, que ocurre entre 2 y 6 aos despus de la compra del ordenador, puede preverse observando si la hora del ordenador "se retrasa" ms de lo normal.

2.2.11. Elementos integrados variadosEn las placas base modernas resulta muy comn que ciertos componentes se incluyan en la propia placa base, en vez de ir en forma de tarjetas de expansin. Los ms comunes son: Controladoras de dispositivos: en general todas las placas Pentium, y algunas 486, disponen de unos chips en la placa base que se encargan de manejar los discos duros, disqueteras y puertos serie (puertos COM); algunas de gama alta incluso tienen controladoras SCSI integradas. Tarjeta de sonido:ahora que una tarjeta de 16 bits suele consistir en un nico chip y los conectores, cada vez ms placas base la incorporan. Controladora de vdeo:lo que suele llamarse "tarjeta de vdeo", pero sin la tarjeta. Las que incorporan las placas base no suelen ser de una potencia excepcional, pero s suficiente para trabajos de oficina, como por ejemplo una Intel 740.Sobre la conveniencia o no de que las placas base tengan un alto grado deintegracin de componenteshay opiniones para todos los gustos. Indudablemente, salen ms baratas y es ms cmodo, ya que el interior de la caja est limpia de cables y tarjetas; sin embargo, no siempre son componentes de alta gama (sobre todo en tarjetas de sonido y vdeo), adems de que cualquier falla importante en la placa nos deja sin casi nada que poder aprovechar del ordenador.

TERCER TEMA: RAM CMOS

RAM CMOS

3.RAM CMOSEs un tipo de memoria en que se guardan losdatosque se pueden configurar delBIOSy contiene informacin bsica sobre algunos recursos del sistema que son susceptibles de ser modificados como eldisco duro, el tipo dedisco flexible, etc. Esta informacin es almacenada en unaRAM, de 64bytesde capacidad, con tecnologaCMOS, que le proporciona el bajo consumo necesario para ser alimentada por unapilaque se encuentra en laplaca basey que debe durar aos, al ser necesario que este alimentada constantemente, incluso cuando el ordenador se encuentra apagado. Para ello antiguamente se usaba unabaterarecargable que se cargaba cuando el ordenador se encenda. Mas modernamente se ha sustituido por una pila desechable de litio (generalmente modelo CR-2032) y que dura de 2 a 5aos.Como ejemplo tenemos la memoriaRAM CMOSen un conjunto de 64bytesresidentes en elchipMC146818A deMotorola, o equivalente. Estosbytesno se encuentran en el mapa de direcciones fsicas del microprocesador. Sin embargo, se puede acceder a ellos por medio de los puertos deE/S70H y 71H.Esta memoria se utiliza para almacenar los datos que indican las caractersticas ms importantes de la configuracin del ordenado, tales como:Fecha y hora del sistema.Tipo y caractersticas del disco duro.Tipo y caractersticas de las unidades de disco flexible.Secuencia de unidades de disco para el arranque.Habitacin o desactivacin de laShadow RAM.Palabra de acceso (Password).Esta tipo de memoria aparece en losATy est alimentada por una batera de larga duracin para que la informacin almacenada no se pierda al desconectarse el equipo. El hecho de que los ordenadoresXTno tuvieran este tipo de memoria provocaba que cada vez que se encenda el ordenador era necesario introducir la hora y la fecha. Para la configuracin de todas las caractersticas anteriormente mencionadas, elBIOSdispone de un programa denominado SETUP.A partir de los modelos AT la placa base integra de serie unchipde reloj (RTC, Real Time Clock). Estechip contiene la RAM CMOS, encargada de guardar la configuracin actual del BIOS. Para conservar los datos cuando el ordenador esta apagado se utiliza un acumulador o una batera.

3.1 El SETUP del BIOSLaBIOScontiene un programa de configuracin al que hay que acceder cuando se termina el montaje, o cuando se haya modificado su configuracin (instalacin de una nueva tarjeta, cambio de disco duro o conexin de una segunda unidad, etc.) antes de poder utilizar el ordenador.En este programa de configuracin llamadoSETUP, debe definirse una seria de parmetros que permite al sistema conocer lo que se tiene instalado. Se encuentra implementado en la placa base sobre una memoriaRAMcon pila, para poder cambiar su contenido y que este no se pierda al desconectar la alimentacin. Aunque en las ultimas placas est siendo sustituida por memorias del tipoFLASH.Aunque elSETUPcontiene toda la configuracin del sistema, cuando se utilice dicho sistema no debe temer al equivocarse ya que cualquier error cometido se puede corregir activando la configuracin por defecto, o simplemente no guardando los cambios que realizo al salir de la aplicacin. Casi todas las BIOS tienen las mismas opciones dependiendo de los fabricantes.3.1.1 El principio de funcionamientoGeneralmente laRAM CMOSdispone de mas de 50 Bytes para guardar la configuracin delBIOSy de 14 Bytes para las funciones internas del reloj, es decir, tiene una capacidad total de 64Bytes como mnimo. Las direcciones de E/S 70h y 71h utilizan como elementos de comunicacin con el chip. La primera direccin constituye el denominado puerto ndice. En este espacio de memoria se escribe la direccin de laRAM CMOSa seleccionar. Mientras que la direccin 71h representa el puerto de datos correspondiente, es decir, el valor que se va a leer o a escribir.A lo largo de los aos laRAM CMOSha visto ampliada su funcionabilidad y con ella tambin su capacidad, aunque puede variar de un sistema a otro (PCs EISA, PS/2, PCI)y tambin puede diferir entre distintos fabricantes.3.1.2 Modo de OperarEn los primeros Pcs, no exista elSetup BIOS de la RAM CMOS, y la configuracin del sistema se realizaba por medio dejumpers. Lo que implicaba abrir el equipo y el peligro de no manipular correctamente la placa base. Sin embargo, la configuracin en elSetupconsiste en la introduccin de ciertos parmetros que laBIOSno puede determinar por si misma automticamente, sin riesgos fsicos para la maquina. Durante el proceso de arranque que ejecuta laBIOS, se suele dar una opcin pulsando una serie de teclas, CTRL + ALT + ESC, SUPRo las indicadas por el fabricante para acceder alSetup,en los sistemas actuales por lo regular para entrar alBIOSbasta con pulsar la tecla F10 o F2 dependiendo del fabricante como se menciona con anterioridad. Una vez dentro delSetup,se muestra un men principal que puede ser mas o menos amigable dependiendo del fabricante. Para movernos por las opciones del men utilizamos las teclas de cursor (flechas) o ratn segn el modelo, y para acceder a las opciones pulsamosEntero hacemos cliccon el botn izquierdo del ratn.3.2 Tipos y Tratamiento de ErroresPara conservar los datos de laRAM CMOSes importante que la memoria se refresque sin problemas mientras el ordenador est apagado, es decir el abastecimiento de corriente, que corre a cargo de un acumulador o de una batera como se muestra en la figura 3.1.

FIGURA 3.1 MEMORIA RAM Y PILA DE RELOJLa tensin de la batera es alrededor de 3V hasta 3.6V para que no se pierda el contenido de laRAM CMOS, lo que podra suceder si no se enciende el ordenador durante un periodo de tiempo largosi el acumulador es algo viejo. En ese caso las configuraciones realizadas en elSETUPdelBIOSse reducen a sus valores predeterminados y el reloj no funciona correctamente. Si el ordenador ha perdido la memoria y es necesario ejecutar de nuevo elSETUPdelBIOSsignifica que el acumulador se ha deteriorado o que existe algn fallo en la conexin de recarga. Podemos saber directamente si el acumulador esta deteriorado si se han formado pequeos cristales en los polos o derivan a tonos verdes/azules. Esto no es un indicio inequvoco de que la batera esta estropeada pero en cualquier caso es conveniente limpiar toda la suciedad de los contactos, si es posible con un spray especial y un pao.Con un voltmetro podremos examinar fcilmente el estado del acumulador; los dos polos estn identificados como y +. La medida de tensin se debe realizar con el ordenador apagado ya que de otro modo la batera se recargara a travs de la placa base y, por lo tanto, mediremos la tensin de carga y no la propia del acumulador. Si se constata que el acumulador tiene poca tensin es relativamente fcil cambiarlo. Un soldador con experiencia no tendr problemas en calentar los contactos y extraer el acumulador daado pero en cualquier caso hay que tener mucho cuidado, la placa base suele estar fabricada usando la tcnica multicapa, donde hay varias caras superpuestas en las lneas conductoras. En esta parte es fcil daar las lneas situadas debajo y ya no sera posible reparar la placa. En lugar de calentar y extraer los contactos del acumulador con la placa es mejor dejarlos y cortarlos. Luego solo se solda el nuevo acumulador. En la placa base no siempre hay un acumulador para mantener laRAM CMOS, otras veces esta tarea la realiza una batera de litio generalmente sujeta con una cinta adhesiva. Sustituir la batera es muy sencillo y no requiere en absoluto usar un soldador. El chip de reloj necesita algunos componentes externos: un cuarzo que genera la frecuencia del reloj, la unidad mencionada para la recarga as como un acumulador.En las placas bases modernas de nueva generacin no suele haber ningn chip especial para laRAM CMOSy reloj. Adems laRAM CMOSy el reloj de tiempo real se incluyen otros elementos complementarios como por ejemplo los dos controladores DMA y de interrupciones as como elTimer, dos puertos USB y un controlador EIDE para discos duros. Para conservar la informacin, las placas modernas no utilizan un acumulador sino una batera de botn que suele proporcionar una tensin de 3V, la duracin va hasta los 3 aos y se debe cambiar para no tener problemas con la configuracin del BIOS.

3.3 El Juego de Chips ChipsetElchipsetes el conjunto de chips que se encarga de controlar algunas funciones concretas del ordenador, como la forma en que interacciona el microprocesador con la memoria o la cach, o el control de los puertos y slots ISA, PCI, AGP, USB, etc. Como se muestra en la figura 3.1 se muestra el esquema de un conjunto de chipsets Intel.

FIGURA 3.1 ESQUEMA DEL CONJUNTO CHIPSETS DE UNA PLACA TRITN PARA TARJETAS INTELEl chipset de una placa base es un conjunto de chips cuyo nmero vara segn el modelo y que tiene como misin gestionar todos los componentes de la placa base tales como el micro o la memoria; integra en su interior las controladores encargados de gestionar los perifricos externos a travs de interfaces como USB, IDE, serie o paralelo. El chipset controla el sistema y sus capacidades, es el encargado de realizar todas las transferencias de datos entre los buses, la memoria y el microprocesador, por ello es casi el "alma" del ordenador. Dentro de los modernos chipset se integran adems distintos dispositivos como la controladora de vdeo y sonido, que ofrecen una increble integracin que permite construir equipo de reducido tamao y bajo costo.Una de las ventajas de disponer de todos los elementos que integra el chipset, agrupados dentro de dos o tres chips, es que se evitan largos perodos de comprobacin de compatibilidades y funcionamiento. Como inconveniente nos encontramos con que el chipset no se puede actualizar, pues se encuentra soldado a la placa.Antes estas funciones eran relativamente fciles de realizar y el chipset tena poca influencia en el rendimiento del ordenador, por lo que ste era un elemento poco importante o influyente a la hora de comprar una placa base. Pero los nuevos microprocesadores, junto al amplio espectro de tecnologas existentes en materia de memorias, cach y perifricos que aparecen y desaparecen continuamente, han logrado aumentar la importancia del chipset. Las caractersticas del chipset y su grado de calidad marcarn los siguientes factores a tener en cuenta:Que obtengamos o no el mximo rendimiento del microprocesador.Posibilidades de actualizar el ordenador.Poder utilizar ciertas tecnologas ms avanzadas de memorias y perifricos.Chipset y placa base forman un conjunto indisoluble y muy importante. Se debe tener en cuenta que un buen chipset por s mismo no implica que la placa base en conjunto sea de calidad. La placa base hemos de comprarla mirando y pensando en el futuro, mxime si vamos a realizar posteriormente ampliaciones.A travs de estos circuitos se calcula toda la informacin que utiliza el ordenador, gran parte de la cual no sabemos ni que existe. Cuando el procesador quiere sacar un dato del disco duro tiene que acceder a travs del chipset a la controladora IDE, que est integrada en el mismo. Todas las operaciones son similares, puesto que el chipset comunica el procesador con la memoria, con las ranuras de expansin, con los puertos y con la tarjeta grafica, si es que no esta integrada en el mismo. En la figura 3.2 podemos observar el chipset de una placa base.

FIGURA 3.2 CHIPSET DE UNA PLACA BASE3.3.1 Las Funciones del ChipsetLa inmensa mayora de las funciones del ordenador dependen delchipsetsobre el que esta basada la placa base. Este controla la memoria, los dispositivosIDE, la disquetera, el controladorDMA, las ranurasPCI, el teclado, el ratn, los puertos seria, paralelo, USB, prcticamente todo. La placa base se disea en funcin del chipset que se vaya a emplear y adaptar para las capacidades de rendimiento del computador.Al igual que el chipset determina las caractersticas de una placa base, tambin influye directamente en el rendimiento del ordenador. En las placas base de hace unos aos podamos encontrar varias docenas de circuitos integrados. Cada uno hacia una funcin determinada, o incluso eran necesarios varios chips para hacer algo, el conjunto de ellos formaba prcticamente todo el ordenador. Los chipsets actuales estn formados por dos o tres circuitos integrados, con lo que se ha reducido el nmero de componentes de la placa base a la mnima expresin. Gracias a la integracin se consigue que el proceso de diseo de una placa base se acorte considerablemente, aunque a costa de alargar el espacio entre lanzamientos de nuevos chipsets. Recientemente han aparecido una serie de chipsets nuevos de la mano de los dos fabricantes mas importantes de este tipo de componentes, Intel y Via Technologies. Sin embargo, antes de describir las novedades de estos chipsets vamos a describir los componentes que lo forman y algunas funciones que integran.3.3.2 El Chipset por dentro.Los chipsets actuales estn formados por dos componentes principales,North Bridgeo Puente Norte ySouth Bridgeo puente sur. El Puente Norte es el ms importante, y en la mayora de las ocasiones es el que marca la diferencia entre un chipset y otro. Interviene en la mayora de la circuitera de la placa, puesto que est conectado directamente al procesador, incluye el controlador de memoria, la implementacin del bus AGP y la del bus PCI. A continuacin se muestra la figura 3.3 del Puente Sur en la cual se muestran la serie de chips que contiene.

FIGURA 3.3 EL PUENTE SUR (SOUTHBRIDGE) DE UN JUEGO DE CHIPS INTEL.El Puente Sur est conectado al Norte a travs del bus PCI y es el encargado de las funciones que no son imprescindibles para el funcionamiento del sistema. Controla los dispositivos IDE, los puertos serie, paralelo, USB, teclado, ratn y, en general los accesos a perifricos y dems funciones secundarias. Mientras que el Puente Norte es el nico para cada modelo de chipset, el Puente Sur es posible verlo en varios chipsets de la misma marca, puesto que todos suelen proporcionar las mismas funciones secundarias, a continuacin la figura 3.4 muestra el chipset Norte con sus componentes.

FIGURA 3.4 EL PUENTE NORTE (NORTHBIRDGE) DE UN JUEGO DE CHIPS INTELltimamente se estn poniendo muy de moda las placas base que integran muchos dispositivos, como la circuitera grafica, la de sonido, controladoras Ethernet para conectar el equipo a redes locales e, incluso, controladoras SCSI de altas prestaciones. Normalmente, integrar todos estos perifricos en la placa base es ms econmico que instalarlos mediante tarjetas. Tienen menos problemas, porque la unin entre el dispositivo y la placa base es permanente, no como la que ofrece una ranura de expansin. Adems no se ocupan estas ranuras, que quedaran libres para ampliarel equipo con otros dispositivos. En general, es mas cmodo y eficiente, porque se producen menos problemas.

3.3.3 Chipsets para Pentium y Pentium AMX430 FX de Intel (Tritn):Fue la primera placa base creada con un nmero muy reducido de chips. Actualmente no se fabrica, pero existen muchos ordenadores que aun la incorporan. Esta placa base lleva la referencia82430FXy es controlada por 4chipsen formatoQFD (Quadratic Flat Package)o encapsulamiento cuadrtico plano. Pueden controlar 256 512Kbytesde memoria cach y la memoria central puede ser del tipoFPMoEDOy alcanzar un mximo de 128 Mbytes.430 HX de Intel (Tritn H):Salio un ao despus que la FX y orientada hacia el mercado profesional. Esta placa con referencia82430HX,esta formada nicamente por 2 chips en formato BGA (Ball Grid Array), que mejora la fiabilidad de los contactos. En estas placas se consiguen funciones semejantes a las FX, pero con la adicin de que pueden controlar hasta dos procesadores y memoria central con paridad y ECC con un mximo instalable de 512 Mbytes.430 VX de Intel (Tritn III):Sali al poco de la HX y orientada hacia el mercado multimedia. Esta placa lleva la referencia 82430VX y vuelve a adoptar los 4 chips en formato estndar QFP. En estas placas se consiguen funciones similares a las HX, mejora la memoria SDRAM, que es una memoria dinmica de acceso aleatorio que espera una sea de reloj antes de responder a cualquier bus de datos de la computadora, lo que quiere decir que trabaja de forma sncrona y es muy veloz.430 TX de Intel:es el chipset mas novedoso y ampliamente implantado por las grandes marcas de placa madre. Estos chipsets sacan el mximo rendimiento a los microprocesadores con funciones multimediaMMX. Llevan la referencia 82430TX y, al igual que la HX, vuelve a utilizar nicamente 2 chips en formatoBGA, pero manteniendo los 128Mbytesmximos en los tiposFDM, EDO, y SDRAM.Apollos VIA:Es el competidor de Intel en el campo de las placas base con los procesadores K6 de AMD. Desde su primer producto, sobrepasa en presentaciones a todos los Tritn de Intel. La tabla 3.1 muestra una comparativa entre los Apollos VIA y los 430 de Intel.FabricanteChipsetMemoriaCach mximaVelocidad de Bus

Intel430FXFDM y EDO 128 Mbytes512 Kbytes66 Mhz

430HXFPM, EDO y ECC 512 Mbytes512 Kbytes66 Mhz

430VXFPM, EDO y SDRAM 128 Mbytes512 Kbytes66 Mhz

430TXFPM, EDO y SDRAM 256 Mbytes512 Kbytes66 Mhz

VIA-AMD (Apollos)VPXFPM, EDO, BEDO y SDRAM 512 MBytes2 Mbytes75 Mhz

VP2FPM, EDO, BEDO y SDRAM 512 Mbytes2 Mbytes66 Mhz

VP3FPM, EDO y SDRAM 1Gbyte2 Mbytes66 Mhz

MVP3FPM, EDO y SDRAM 1Gbyte2 Mbytes100 Mhz

Tabla 3.1 Comparativa de chipsets de Intel y VIA para Pentium y Pentium MMX.

3.3.4 Chipsets para Pentium PRO440 KX y 440GX de Intel (Mars y Orion):Ambos se basan en una estructura similar, con un numero total de chips que puede llegar a nueve dependiendo de la configuracin. Mientras la KX puede controlar dos microprocesadores, la GX puede controlar cuatro.440 FX de Intel (Natoma):Con la referencia 82440FX, la Natoma es controlada por 4 chips y permite manejar hasta dos microprocesadores. Soporta hasta 1 Gbyte de Memoria EDO y puertos USB.450KX y 450GX de Intel:Es la evolucin de los respectivos 440KX y 440GX, incluyendo soporte para Ultra-DMA, memoria SDRAM y bus AGP.

3.3.5 Chipsets para Pentium II y Celeron440 FX de Intel:Es la placa Natoma del Pentium PRO, a la que simplemente se le ha cambiado el zcalo por el Slot 1 del Pentium II.440 LX de Intel:Esta placa ha sido diseada para obtener el mximo rendimiento del procesador Pentium II, utilizando para ello la ltima tecnologa: el puerto AGP (Accelerated Graphics Port), que acelera el rendimiento de las tarjetas graficas, un bus denominado USB (Universal Serial Bus) que alcanza altas transferencias de datos y la nueva arquitectura DIB (Dual Independent Bus), que incrementa el rendimiento global del sistema.440 BX de Intel:Al igual que la LX, ha sido desarrollada para el Pentium II, pero sobre ella se pueden instalar procesadores de mayor velocidad con un bus de 100 Mhz.440 ZX de Intel:Es el juego de chipset mas reciente para Pentium II. Se trata de una versin reducida del 440 BX con el objeto de adaptarlo a placas mas pequeas. Para ello utiliza zcalos y carcasas ms pequeas, que reducen los costos finales de la placa.440 EX de Intel:Es una placa diseada para soportar un modelo especial de Pentium II denominado Celeron. Este microprocesador es una versin reducida del Pentium II, orientada a aquellos usuarios a los que sus posibilidades econmicas no les permitan comprar un Pentium II original. En lneas generales se trata de una versin recortada del 440LX.440 GX de Intel:Es el chipset de Intel optimizado para la versin Xeon del Pentium II. Soporta hasta 2 Gbytes de memoria SDRAM y AGP 2x.450 NX de Intel:A diferencia del anterior, este esta optimizado para placas con mltiples procesadores Xeon. Soporta hasta 8 Gbytes de memoria EDO o SDRAM, pero no soporta el bus AGP.Apollo Pro de VIA:Al igual que suceda con los Pentium, VIA ha desarrollado placas para el Pentium II y Celeron. La tabla 3.2 muestra una comparativa del Apollo Pro de VIA con los de Intel.FabricanteChipsetMemoriaVelocidad de Bus

Intel440FXFPM y EDO 512 Mbytes66Mhz

440LXEDO 1 Gbyte SDRAM 512 Mbytes66Mhz

440BXSDRAM y PC100 SDRAM 1 Gbytes100Mhz

440ZXSDRAM y PC100 SDRAM 256 Mbytes100Mhz

440EXFPM, EDO y SDRAM 256 Mbytes66Mhz

440GXSDRAM 2 Gbytes100Mhz

450NXEDO y SDRAM 8 Gbytes100Mhz

VIAApollo ProFPM, EDO, SDRAM y PC100 SDRAM 1Gbyte100Mhz

Tabla 3.2. Comparativa de chipsets de Intel y VIA para Pentium II y Celeron

3.3.6 Chipsets para Pentium IIIi820 de Intel:Este chipset vio la luz a finales de 1999, cuando todo pareca indicar que la nueva memoria RDRAM se apoderara de todo el mercado. Por ello, dotaron a es te juego de chips en 3 versiones:oi820 DP-133 (Dual Processor, memoria de 133 Mhz): Es la versin mas completa, permite en controlar memoria SDRAM PC133 y RDRAM PC600, PC700 y PC800 y dos microprocesadores.oi820 UP-133 (Uniprocessor, memoria de 133 Mhz): Es la versin monoprocesador de la anterior.oi820 PC-600: Es la mas reducida, solo soporta memoria RDRAM PC600.Apollo Pro 133 de VIA:Compite con la i820 con prestaciones muy parecidas: SDRAM PC133 y AGP 4x.Apollo Pro 266 de VIA:Es una reconversin de la anterior para dar cobertura a la memoria DDRAM PC266, y que adems incluye un juego de chips en dos versiones para las conexiones EIDE: El 686A que solo cubre Ulta-ATA66, y el 686B que da cobertura a Ultra ATA/!00.i830 de Intel:Este chipset pretende rivalizar con el anterior de VIA y dar cobertura a la memoria DDRAM, AGP 4x, controlador para USB 2.0 con 6 puertos y conexin Ultra ATA/100.

3.3.7 Chipsets para K7AMD-750:Es el chipset ms modesto para K7, nicamente soporta memoria PC100 y AGP 2x. Su mbito se restringe a los Athlon bajo Slot A de frecuencia hasta los 600 Mhz.AMD-760:Consisten una versin mejorada de la anterior con cobertura para memoria SDRAM PC133 y bus AGP 4x, adems de tener dos procesadores en un producto de la compaa AMD.KX133 de VIA: Es la versin del fabricante VIA para competir con el AMD-760, e incluye unas prestaciones parecidas a este: Bus de hasta 200 Mhz, memoria principal SDRAM PC133 hasta un mximo de 1.5 Gbytes, bus AGP 4x, conexin EIDE Ultra ATA33 y 66, dos puertos USB y un zcalo AMR. Este juego de chips da cobertura tanto a las versiones de K7 bajo Slot A como a las de Socket A.KT133 de VIA: Presenta unas caractersticas muy similares a la anterior, mejorando la conexin EIDE a Ultra ATA/100, y soportando el AGP Pro.KT266 de VIA: Es idntica a la anterior, pero en lugar de soportar memoria SDRAM, soporta DDRAM de 200 y 266 Mhz.

3.3.8 Chipsets para Pentium IVi850 de Intel:Es el primer juego de chips que soporta el bus local de 400 Mhz. Soporta memoria RDRAM PC600 y PC800 con hasta 2 Gbytes de memoria principal, incluye correccin de errores ECC, AGP 4x, controlador para cuatro puertos USB 2.0 y conexin Ultra ATA/100.PX266 de VIA:Es el rival de VIA para los Pentium IV. Da cobertura a PCI de 64 bits, soporta zcalo dual ( dos procesadores) y memoria DDRAM de 266 Mhz.i850 de Intel:Este juego de chips esta destinado a su uso en servidores, y es el que ha desarrollado la firma para su Pentium IV Xeon y el Itanium. Las primeras placas base para Itanium montaran un juego de chips con bus local a 266 Mhz y posteriormente se elevara a los 400 Mhz.

3.4 La Memoria Cach.Las memorias SRAM son muy rpidas, debido a que no necesitan ciclo de refresco para mantener los datos, pero su precio es muy elevado comparado con la DRAM. As se ha llegado al compromiso de poner una pequea cantidad de memoria SRAM (de 8 a 512 KB) entre el microprocesador y la memoria principal. El uso de esta pequea memoria cach (SRAM). Si el microprocesador vuelve a necesitar esos datos, los lee de la memoria cach (mas rpida) en lugar de la memoria principal. Este esquema de conexionado se muestra en la figura 3.5

FIGURA 3.5. CONEXIONADO DE LA MEMORIA CACH.Al principio, la cach venia fuera del microprocesador (cach del nivel 2), pero en la actualidad dos microprocesadores incorporan una pequea cach dentro de la propia CPU (cach de nivel 1) y una cach de mayor tamao de nivel 2. Por ejemplo, Intel incorpora 8KB de memoria cach directamente en el microprocesador i486 y unos 128 KB de cach de nivel 2. Debido a que se obtiene un mayor rendimiento, si la cach se encuentra dentro de la CPU, ya que puede trabajar a su misma velocidad, en los ltimos microprocesadores como el Pentium Pro y Pentium II/III, ambos niveles de cach se integran en el propio encapsulado del microprocesador.La idea de la memoria cach es similar a la de la memoria virtual en el sentido de que existe una pequea porcin de la memoria principal que esta duplicada en una memoria especial llamada cach de alta velocidad. El termino cache se utiliza para denominar al nivel superior de la jerarqua de memoria. Cuando se genera una peticin de memoria, la peticin es presentada primero a la cach, y si esta no proporciona el dato se le presenta entonces a la memoria principal.

3.4.1 Principio de LocalidadCon el uso de la memoria cach el rendimiento es mayor, debido a que se basan en un principio informtico denominado principio de localidad de referencia:Espacial:Si observamos la ejecucin de un programa, podemos ver una distribucin espacial. Es decir, se repiten mucho los accesos a unas posiciones de memoria.Temporal:En este principio est comprobado que si el microprocesador accede a una posicin de memoria, lo ms probable es que unos ciclos despus vuelva a acceder a la misma posicin.Para asimilar mejor ambos conceptos, pongamos un ejemplo: Si tenemos una memoria central de unos 32 Mbytes y ejecutamos un programa, podemos observar que su distribucin en la memoria no es uniforme y que esta dividida en concentraciones de instrucciones como se muestra en la figura 3.6. Es decir, en grupos de rutinas, ya que contienen saltos condicionales.

FIGURA 3.6 DISTRIBUCIN DE UN PROGRAMA EN LA MEMORIA.Cuando la CPU acaba de ejecutar un grupo de instrucciones, hay un trnsito y se produce la repeticin de otro grupo de instrucciones. Si analizamos cada una de estas concentraciones, podemos ver que difcilmente superan los 150 Kbytes. As, lo que la cach hace es copiar la agrupacin de instrucciones que se estn ejecutando en ese momento en una memoriaesttica, que al ser mucho ms rpida acelera el proceso. Una vez terminada la ejecucin de esa agrupacin, la cach se actualizara con la siguiente y as continuamente, aumentando considerablemente el rendimiento global del sistema.

3.4.2 Componentes de la cachTodo el sistema cach est formado por los siguientes elementos:Una memoria asociativa:Constituida por chips de memoria SRAM (10/45 ns), ms rpida que la DRAM (100/80/70/60 ns), y que se sita entre la memoria principal y el microprocesador. Suele ser de capacidad muy pequea, comprendida entre 8 KB y 512 KB, y de precio mucho ms elevado que la DRAM.Un controlador de cach:Para que el sistema funcione correctamente, se necesitara un elemento hardware que se encargue de actualizar el contenido de la cach y de la memoria central. Este controlador, como por ejemplo el 82385, mejora la velocidad de acceso a la memoria en un 80%, con un porcentaje en aciertos del 95%.Este tipo de memorias no se puede aadir al ordenador, sino que debe venir implementada en el sistema.NOTA:El disco cach no tiene nada que ver con este tipo de memorias, dado que reside en memoria convencional o en memoria extendida y lo que reduce es el tiempo de acceso a disco. En el caso de memoria cach lo que se reduce es el tiempo de acceso a memoria.

3.4.3. Funcionamiento de la memoria cach.El funcionamiento de la cach es la siguiente: Cuando el microprocesador lee o escribe datos en la memoria principal, tambin los escribe en la memoria cach, de forma que si vuelve a necesitar esos datos, accede a la cach en vez de acceder a la memoria principal, mejorando de esta forma considerablemente la velocidad del sistema.Como la cach interna esta unida al microprocesador por un bus de datos de 128 bits, cada lnea de cada va deber tener una longitud que, traducida a bytes, es 16. Como resultado, cada porcin mnima de esta memoria que puede ser direccionada es de 16 bytes. En consecuencia, como cada lnea de la va tiene 16 bytes, el total de cada set ser: 4 vas x 16 bytes = 64 bytes y, como la cach es de 8 Kbytes, cada va tendr un mximo de 128 sets o posiciones. Esta distribucin se puede observar en la figura 3.7.

FIGURA 3.7 DISTRIBUCIN DE LAS VAS.En estas vas se van a almacenar los datos, pero necesitamos asociar esos datos a una etiqueta. Para conseguirlo la cach dispone de un directorio o tag con tantas entradas como sets tengan las vas, en este caso 128. Cada entrada del directorio contiene:4 campos tag de entrada:de 21 bits cada uno de ellos, asociado a cada una de las vas.1 campo tag valido:de 4 bits, que marcan como valido/invalido cada uno de los tags asociado a las vas.1 campo LRU:de 3 bits, que va a servir como determinar el criterio de reemplazo.Esta distribucin del directorio se ilustra en la Figura 3.8.

FIGURA 3.8 DISTRIBUCIN DEL DIRECTORIO O TAG.El proceso a seguir es el siguiente: Cuando la CPU pone una direccin, sus bits AxA10seleccionan uno de los 128 sets. De encontrarse dicha direccin contenida en la cach, habr de estarlo en una de las 4 lneas de las vas. Seguidamente se realiza la comparacin de los 21 bits ms altos de la direccin de los 4 tags de la entrada del directorio. Esta comparacin se realiza simultneamente con los 4 tags por mecanismos hardware, lo que no ocupa un tiempo significativo. En caso de que alguna de estas comparaciones resulte positiva y el bit de tag valido correspondiente este activo, se produce un acierto. En caso contrario un error. Como se observa en la figura 3.9 los bits A0,A3no se usan en la memoria cach, ya que la cach va a escoger siempre agrupaciones de 16 bytes debido a la localidad espacial. Es decir, despus de que el microprocesador ejecute esa instruccin pedir la siguiente.

FIGURA 3.9. ESTRUCTURA Y ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DE LA CACH INTERNA DEL I486.A continuacin en la figura 3.10 se muestra los pasos que realiza la memoria cach en el proceso de lectura y escritura de la misma.

CUARTO TEMA TEMA: LOS SISTEMAS DE BUS

Los Sistemas de BUS

4. Los Sistemas de BUSLos buses son el mecanismo ms comn para la comunicacin entre los dispositivos del computador. Fsicamente son conductores por donde viajan seales elctricas. Algunos ejemplos de buses se muestran en la figura 4.1.

Figura 4.1. BusesLos buses son casi todos esos caminos que se ven en las tarjetas madre de las imgenes anteriores.El bus es un dispositivo en comn entre dos o ms dispositivos, si dos dispositivos transmiten al mismo tiempo seales las seales pueden distorsionarse y consecuentemente perder informacin. Por dicho motivo existe un arbitraje para decidir quin hace uso del bus.Por cada lnea se pueden trasmitir seales que representan unos y ceros, en secuencia, de a una seal por unidad de tiempo. Si se desea por ejemplo transmitir 1 byte, se debern mandar 8 seales, una detrs de otra, en consecuencia se tardara 8 unidades de tiempo. Para poder transmitir 1 byte en 1 sola unidad de tiempo tendramos que usar 8 lneas al mismo tiempo.Existen varios tipos de buses que realizan la tarea de interconexin entre las distintas partes del computador, al bus que comunica al procesador, memoria y E/S se lo denominabus del sistema.La cantidad de lneas del bus a medida que pasa el tiempo se va incrementando como uno de los mtodos para incrementar la velocidad de transferencia de seales en el computador, y as incrementar el desempeo. Cada lnea tiene un uso especfico, y hay una gran diversidad de implementaciones, pero en general podemos distinguir 3 grandes grupos de buses:a)Bus de datos:Por estas lneas se transfieren los datos, pueden ser de 8, 16, 32 o ms lneas, lo cual nos indica cuantos datos podemos transferir al mismo tiempo, y es muy influyente en el rendimiento del sistema. Por ejemplo si el bus es de 8 lneas y las instrucciones son de 16 bits, el sistema va a tener que acceder 2 veces a memoria para poder leer la instruccin, el doble de tiempo en leer instrucciones comparando con un bus de datos de 16 lneas.b)Bus de direcciones:Por estas lneas se enva la direccin a la cual se requiere hacer referencia para una lectura o escritura, si el bus es de 8 lneas por ejemplo, las combinaciones posibles para identificar una direccin iran del 00000000 al 11111111, son 256 combinaciones posibles, en consecuencia el ancho del bus de datos nos indica la cantidad de direcciones de memoria a la que podemos hacer referencia. Dentro de las direcciones posibles, en general el sistema no usa todas para hacer referencia a la memoria principal, una parte las usa para hacer referencia a los puertos de E/S.c)Bus de control:Estas lneas son utilizadas para controlar el uso del bus de control y del bus de datos. Se transmiten rdenes y seales de temporizacin. Las rdenes son muy diversas, las ms comunes son:Escritura en memoria.Lectura de memoria.Escritura de E/S.Lectura de E/S.Transferencia reconocida.Peticin del bus.Sesin del bus.Peticin de interrupcin.Interrupcin reconocida.Seal de reloj.Inicio..Las seales de temporizacin indican la validez de los datos que estn en el bus en un momento dado. En la siguiente figura 4.1 mostramos el Esquema de Interconexin de los buses en el sistema.

Figura 4.2 Interconexin de los Buses

Todo elemento que est conectado al bus tiene que saber reconocer si la direccin que est en el bus de datos le corresponde, tiene que reconocer algunas rdenes transmitidas por el bus de control, y puede emitir algn tipo de seal por el bus de control (seal de interrupcin, seal de reconocimiento de alguna peticin, etc.).En general, cuanto ms dispositivos conectamos al bus, disminuye el rendimiento del sistema; las causantes de esto son varias, pero las ms importantes son el tiempo de sincronizacin que se necesita para coordinar el uso del bus entre todos los dispositivos, y que el bus tiene una capacidad mxima, la cual puede llegar a convertirse en un cuello de botella del sistema. Una de las formas de tratar este problema es implementando jerarqua de buses.4.1. Jerarqua de buses:Para mejorar el rendimiento del bus, las jerarquas de buses fueron implementadas cada vez ms, una primera aproximacin a una jerarqua de bus bsica seria como la que se muestra en la figura 4.2:

Figura 4.2. Esquema de la jerarqua debuses.Primero tenemos un bus local, de alta velocidad que conecta el procesador a la cache, el controlador de la cache tambin puede acceder al bus del sistema, con esta implementacin, la mayor parte de los datos a los que va a acceder el procesador, que estn en la cache, sern entregados a una alta velocidad, otro punto a destacar de esta parte es que los accesos a memoria por parte de la cache no van a interrumpir el flujo de datos entre procesador y cache. Tambin se ve la posibilidad de conectar un dispositivo de entrada salida al bus local. Luego tenemos el bus del sistema, al cual est conectada la memoria y por debajo el bus de expansin, al cual se pueden conectar una amplia diversidad de dispositivos, entre el bus del sistema y el bus de expansin se encuentra una interface, que entre las principales tareas est la de adaptar las velocidades de transmisin, por ejemplo para un dispositivo muy lento conectado al bus de expansin la interface podra acumular una cierta cantidad de datos y luego transmitirla a travs del bus del sistema.El hecho de que cada vez mas salgan al mercado dispositivos que requieren ms velocidad de transmisin en los buses, hizo que los fabricantes implementaran los buses de alta velocidad, el cual est muy estrechamente ligado al bus local, solo hay un adaptador que los une. Debajo de este bus tenemos el bus de expansin, ms lento conectado mediante otro adaptador. La figura 4.3 lo muestra detalladamente:

Figura 4.3 Sistema de Bus y Perifricos que se interconectan a l.

Existen varios parmetros y elementos en los buses con los cuales podemos clasificarlos.4.1.1. Tipos de busesUna clasificacin que podemos hacer es segn la funcionalidad de este, los podramos dividir en dedicados o multiplexados.Un ejemplo comn de dedicados serian el bus de datos y el bus de direcciones, cada uno se utiliza solo para una funcin especfica. Esta situacin de bus de datos y de direcciones dedicados es lo ms comn, pero podra llegar a implementarse con un solo bus multiplexado el tiempo. Esto funcionaria a grandes rasgos de la siguiente forma:Al comienzo de la transferencia se sita en el bus la direccin de donde se quiere leer o a donde se desea escribir, luego se emite por el bus de datos una seal indicando que en el bus se encuentra una direccin valida.A partir de ese momento se dispone de una unidad de tiempo para que los dispositivos identifiquen si es su direccin, luego de esto se pone en el mismo bus los datos y se realiza la transferencia en el sentido que lo indique una orden emitida por el bus de control. LaVentaja de este mtodo es la reduccin de la cantidad de lneas, lo cual ahorra espacio y costos, la desventaja son que para poder implementar la forma de operar la circuitera en cada modulo tiene que ser ms compleja, y que el rendimiento del sistema ser menor por no poder transmitir los datos simultneamente, en paralelo (datos y direccin).Otro tipo de clarificacin podra ser segn su dedicacin fsica: Podramos poner como ejemplo el bus de E/S, el cual se encarga de conectar solo los dispositivos de E/