Elementos de la placa base de un computador

Hay quienes se preguntan para qué sirven los cambios. Otros, incluso, les temen. Sin embargo, en materia de tecnología, siempre son necesarios. La incesante búsqueda de mejoras en el funcionamiento de las elementos de la placa base de un computador, es un ejemplo de ello.

Elementos de la placa base: concepto

Como muchas otras cosas dentro del mundo tecnológico, la placa base recibe varios nombres. De tal manera que a esta parte del computador, también suele llamársele: tarjeta madre, placa lógica o placa de sistema. Ella es en definitiva, la parte más importante de un computador, por cuanto es quien conecta todos sus elementos y establece la comunicación entre ellos.

Se trata entonces, de una placa plana rectangular sobre la que se sitúan diferentes elementos principales, como:

• El microprocesador, anclado en un elemento llamado zócalo.
• La memoria, generalmente en forma de módulos.
• Las ranuras de expansión donde se conectan las tarjetas.
• Diversos chips de control.

Más adelante, hablaremos en detalle sobre cada uno de estos elementos. Por ahora, vamos a establecer los principales tipos de placa base que existen, y han existido.

Principales tipos

Durante años, los fabricantes de las partes de la placa base han ido estableciendo estándares, en cuanto a formas y disposición de los elementos, en principio para bajar inversiones o gastos y facilitar el intercambio de los mismos. Basados en dichos estándares, surgieron los siguientes tipos de placas base:

Baby-AT

Es el estándar clásico que se mantuvo durante años, desde el modelo 286 hasta los primeros Pentium, a mediados de 1996. Constantemente era actualizado para soportar las nuevas características que se iban desarrollando. Este hecho, junto a lo fácil que resultaba sustituir una placa base de este tipo, la convirtieron en el primer formato actualizable de la historia.

Sin embargo, con el surgimiento de las tarjetas de sonidos, los CD-ROM y los demás elementos periféricos se dieron a conocer sus debilidades, como por ejemplo: la mala circulación del aire en las cajas y el exceso de cables para su funcionamiento. Aspectos que aceleraron su salida del mercado.

LPX

Es un diseño típico de ordenadores de sobre mesa con caja estrecha, con tamaño similar a las Baby-AT, desarrollada a finales del año 1986. Tuvo un significativo éxito debido al bajo costo que representaba para algunas compañías, pero a la vez presentaba una serie de desventajas que hicieron que cayera en desuso.

En primer lugar, las especificaciones del formato nunca fueron totalmente públicas, lo que resultaba un impedimento para la actualización de los componentes. Además, los diferentes modelos de placas LPX no eran compatibles entre sí, imposibilitando el intercambio entre ellas. Finalmente, debido a la ubicación de una tarjeta en el medio de la placa, era difícil la disipación del calor. Hecho que se acentuó en 1997, provocando su caída definitiva.

ATX

Es el estándar por excelencia. Nació en el año 1995, representando una mejora sustancial con respecto a los dos modelos anteriores, sobre todo en cuanto al sistema de ventilación y la disminución de la cantidad de cable dentro de ella se refiere. Además, su creador publicó las especificaciones del formato, lo que ocasionó que se extendiera rápidamente y se convirtiera en el formato más popular hasta nuestros días.

En la actualidad, se mantienen la mayoría de sus bondades, como por ejemplo: la reubicación dentro de ella de elementos como el CPU, la memoria y los conectores internos. Así como también, la mejora en el sistema de refrigeración, aparte del bajo costo para el fabricante.

Diseños propietarios

Son placas de tamaños y formas peculiares, diseñadas por los grandes fabricantes de ordenadores, principalmente, porque los diseños existentes no se ajustan a sus necesidades. Por lo tanto, son modelos exclusivos, pertenecientes a un solo fabricante. No son de uso mayoritario debido a que las especificaciones del formato no son públicas, y las placas de un mismo modelo, pero de distintos fabricantes, no son compatibles entre sí.

Los modelos anticuados (anteriores al modelo ATX), fueron usados por los primeros equipos informáticos. Eran de gran tamaño y se ubicaban en una torre del ordenador. Requerían un espacio prominente para colocar tarjetas de dispositivos, como vídeos, controladoras de disco flexible, controladora de disco duro, puertos serie y paralelo. Al aumentar el número de placas interconectadas, disminuía la confiabilidad del conjunto. La velocidad máxima del CPU era de hasta 10 MHz. Presentaban un único conector externo, el del teclado, tipo DIN. Poseían entornos de texto sin gráficos.

Por el contrario, el modelo actual ATX incorpora puertos externos y generaliza la inclusión de los puertos de teclado, ratón, puerto paralelo, puerto serie y USB en casi la totalidad de las placas. En muchos casos, incluye la incorporación de puertos de red, sonido e incluso vídeo. La mayor integración y reducción de conexiones mecánicas, aumenta la confiabilidad del conjunto. En general, presenta una fuente de alimentación avanzada con mayores posibilidades.

Descripción general

Entre las principales características de una placa base de un computador están:

• Es una placa rectangular elaborada con un material semiconductor (sintético), sobre la cual existe un circuito electrónico impreso.
• Su tamaño es variable, pero suele ser uno de los elementos de la placa base más destacable dentro de la torre de un ordenador.
• Está diseñada para poder añadirle nuevos elementos periféricos y tarjetas de expansión, como, por ejemplo, tarjetas gráficas, de sonido y de red.
• Las conexiones de los componentes del PC están estandarizadas y bien definidas. De tal modo que cualquier fabricante pueda diseñar componentes para conectarlos a una placa base que cumpla con esos estándares.
• La incorporación de la tarjeta de sonido y de vídeo dentro de la placa base de una tablet o computadora portátil, impide que dichos elementos puedan ser actualizados.
• Posee una serie de conectores que dan al exterior de la torre, y que permiten el intercambio de información con otros elementos que se conectan y desconectan con facilidad, entre ellos los puertos PS/2, los puertos USB y los puertos de red.
• La información no se transmite mediante cables, sino mediante buses (cables especiales), lo que ocasiona menor pérdida de información.
• Depende de la cantidad de ranuras disponibles en la placa base, se podrá instalar más o menos memoria en el ordenador.
• A su vez, el número de ranuras de expansión a emplear, depende de la cantidad de conectores disponibles en la tarjeta. Así como también, del tipo de bus que se va a manejar.
• No sólo es importante conocer las especificaciones de los elementos que se quieren incorporar. También es necesario ahondar en las especificaciones del tipo de procesador que vamos a adquirir. De esta manera, evitamos incompatibilidades con el sistema operativo.
• Que una placa base pertenezca a una u otra categoría, no altera, por lo menos en teoría, en el cumplimiento de sus funciones, ni en su calidad.
• El sistema de refrigeración de una placa base influye en el funcionamiento del hardware instalado en ella.
• Aunque la placa base de un PC permite la incorporación de nuevos elementos, en una placa base de un portátil lo único que se puede sustituir o actualizar es la memoria RAM.

Ahora bien, conocidas las principales características de una placa base de un computador, procederemos a ahondar por separado en los detalles de cada una de las partes que la componen.

Elementos

Sin que haya una razón especial para iniciar la descripción de los elementos de la placa base por uno u otro específicamente, lo haremos en el siguiente orden:

Zócalo para el microprocesador

Elemento soldado a la placa base, dentro del cual se encuentra el microprocesador. El microprocesador es un componente electrónico, tipo chip, que posee en su interior cientos de transistores, los cuales al ser combinados permiten que el chip efectúe su trabajo. Debido a la importancia de su función, es común decir que el microprocesador es el cerebro del ordenador.

Chipset de control

Como su nombre lo indica, es un grupo o set de chips, encargados de regular la interacción entre el microprocesador y la memoria o la caché, y entre el microprocesador y el control de puertos. Actúa, entonces, como controlador de la transferencia de la información.

Como resultado de dicha regulación, se obtiene menor o mayor rendimiento del microprocesador, referente a la memoria y al funcionamiento de los elementos periféricos.

Puente norte (Northbridge)

Forma parte del chipset de control. Su función principal es intercambiar datos entre el microprocesador, la memoria RAM y la tarjeta gráfica.

Se encuentra ubicado entre el CPU y la RAM, dentro del microprocesador. Debido al trabajo de alta velocidad que realiza con la memoria RAM, se ve obligado a disipar el calor, mediante la incorporación del radiador.

Puente sur (Southbridge)

Es la otra parte que complementa al chipset de control. A diferencia del puerte norte, se encarga de la conexión entre los dispositivos periféricos y los elementos de almacenamiento del ordenador.

Su función principal es proveer al chipset, de buses y dispositivos de almacenamiento, entre otros,  Físicamente, está ubicado entre el CPU y las ranuras de ampliación.

Memoria BIOS (Basic Input/Output System)

Es el primer programa que se ejecuta en el ordenador. Se enfoca en rutinas de bajo nivel, que permiten el arranque del mismo a través del sistema operativo. Por sus características de funcionamiento, se trata de una memoria de sólo lectura, es decir, no depende de ningún otro dispositivo instalado en el ordenador.

Otra de sus funciones primordiales es la capacidad de instalar un sistema operativo nuevo en el ordenador. Así como también, reparar uno que se encuentre dañado.

Memoria CMOS (RAM CMOS)

Chip, tipo batería, usado para almacenar todos los datos propios de la configuración del PC, así como la fecha y hora. Permite que una vez que se apague el PC no se pierdan los datos y parámetros que ya habían sido establecidos, y que el mismo necesita para funcionar. Este tipo de acumulador se recarga automáticamente cada vez que se enciende el ordenador. El agotamiento de la pila produce el desajuste del reloj/calendario y la pérdida de los parámetros del Setup grabados.

Memoria caché

Es la memoria más rápida dentro de todas las que conforman la placa base.  De esta manera, optimiza el rendimiento del ordenador en la búsqueda de la información de mayor uso. Se considera un puente entre el microprocesador y la memoria principal RAM.

En cuanto a su ubicación física, ésta depende del fabricante. En algunos casos se puede ver soldada a la placa base o a un zócalo, y en otras oportunidades puede encontrarse dentro del microprocesador.

Ranuras de memoria RAM o de memoria principal

Agrupación de varios chips donde se conectan los módulos de memoria principal del ordenador, los cuales sirven como almacenadores de forma provisional los datos dinámicos, de tal forma que no necesiten ser recuperados del disco duro. Con el tiempo, estos módulos han ido variando en tamaño, capacidad y forma de conectarse, hasta eliminar los problemas de ampliación de memoria y espacio dentro de la placa base que se presentaban en la antigüedad.

Ranuras de expansión

Rendijas donde se inserta cualquier tipo de tarjetas de ampliación, indiferentemente de que se trate de tarjetas de vídeo, sonido o de red. Tienen como objetivo servir de medio para añadirle componentes extras al ordenador. La mayoría de ellas se encuentran estandarizadas, pero hay algunas que son exclusivas de los fabricantes. A continuación, se nombran las principales ranuras de expansión, de acuerdo con su aparición en el mercado:

• ISA: Suficientes para conectar un módem o una tarjeta de sonido, pero no una tarjeta de vídeo. Tiene alta compatibilidad
• Micro Channel MCA: Surgió buscando solventar las limitaciones de ISA, y terminó siendo incompatible con ella. No prosperó.
• EISA: Fue creada para llenar el vacío de MCA. Tuvo vigencia reducida y sólo la incorporaban equipos de cierto nivel. Sus especificaciones no fueron públicas.
• Vesa Local Bus: Constituyó una versión rápida de ISA. Carecía de las ventajas de MCA y EISA  (configuración software y bus mastering). Proporcionaba acceso directo a la memoria, a la velocidad del procesador. Desapareció con la llegada de los procesadores Pentium.
• PCMCIA: Carecían de slots y representaban tarjetas de memoria, exclusivas de cada fabricante. De bajo consumo, especial para PCs ecológicos.
• PCI/PCI-64: Suficientes para añadir varios elementos internos, excepto algunas tarjetas de vídeo. Están separadas del bus de sistema, pero tienen acceso a la memoria. Se utiliza un puente para comunicarse con la CPU. Permite interrupciones compartidas. Ha sido la más duradera hasta la actualidad. Está siendo sustituida por la PCI Express.
• Mini PCI: Es una adaptación de PCI para portátiles o para placas base de pequeño tamaño. Como ejemplos de este tipo de tarjetas, destacan: Wi-Fi, módem, controladores SCSI y SATA.
• AGP: Utilizadas como complemento de las ranuras PCI, ya que únicamente sirven para conectar tarjetas de vídeo 3D. Se creó para aumentar el nivel de transferencia al subsistema gráfico. Tuvo su propio bus de datos.
• AMR: Utilizadas únicamente por los llamados softmódems, para abaratar los costos mediante la eliminación de algunos componentes. Lanzada en 1998 para dispositivos de audio como tarjetas de sonido o módems. Es parte del estándar de audio AC97, aún vigente en nuestros días. Se diseñó para dispositivos económicos de audio o comunicaciones, ya que estos harían uso de los recursos de la máquina como el microprocesador y la memoria RAM. Tuvo poco éxito ya que fue lanzada en un momento en que la potencia de las máquinas no era la adecuada para soportar esta carga. Desapareció en placas base para Pentium IV y a partir de AMD en Socket A.
• CNR: Similares a las ranuras AMR, pero de mayor evolución. Surgió para dispositivos de comunicaciones como módems, tarjetas Lan o USB. En el año 2000 fue introducida en las placas para procesadores Pentium. Se trató de un diseño propietario por lo que no se extendió mas allá de las placas que incluían los chipsets de la empresa fabricante. Adolecía de los mismos problemas de recursos de los dispositivos diseñados para ranura AMR. Actualmente no se incluye en las placas base.
• Ranuras PCI Express: Evolución de las ranuras AGP. Su principal ventaja es que, cualquiera de sus modelos, puede adaptarse a diferentes tipos de tarjetas. Las placas actuales, tienden a tener los máximos conectores PCI posibles usando una ranura AGP para el vídeo.

Conector eléctrico

Sirve para conectar los cables que le darán la alimentación adecuada a la placa base, por medio de la fuente. En las placas ATX, sólo hay uno.

Conectores internos

Conectores para dispositivos internos, como: el disco duro, el CD-ROM o el alta voz interno.

• Conexiones de alimentación: Encargados de llevar la alimentación a la placa base desde la fuente de poder.
• Salidas a ventiladores: Su principal función es aliviar el nivel de calor producido por la alta velocidad con la que trabajan los microprocesadores.
• Puertos EIDE o FDD: En equipos antiguos, de ellos dependía la conexión de los discos duros y discos flexibles. Sin embargo, en los ordenadores actuales, estos se encuentran incluidos en el chipset del ordenador. Los puertos EIDE se encargan de conectar discos duros y lectores ópticos, como el CD y el DVD, mientras que los puertos FDD, hacen lo mismo con los discos flexibles. Estos últimos ya se encuentran en total desuso.
• Puertos SATA: Representan una nueva tecnología de comunicaciones a dispositivos de almacenamiento, que mejora las prestaciones en cuanto a ancho de banda se refiere.
• Conexiones frontales: Como su nombre lo indica, son conexiones ubicadas en la parte delantera del ordenador.
  • Power On: Conexión para el pulsador de marcha/paro.
  • Power Led: Indicador de equipo encendido, se conecta a LED.
  • HD LED: Led que indica actividad del disco duro.
  • Reset: Conecta al pulsador de reset frontal si la caja lo incorpora. Reinicia el computador.
  • Altavoz: Genera señales de estado y control. Es diferente a la salida de audio del equipo.
  • KeyLock: Bloquea el equipo, permite bloquear el teclado. De poco uso en cajas recientes.
• Jumpers y switches: Encargados de configurar las opciones del hardware del computador.
  • Los jumpers se suelen tratar como open y closed (abierto y cerrado).
  • Los dip-switch se tratan como on/off. La. posición ON se suele indicar en la serigrafía del componente.

Conectores externos

Conectores clásicos para elementos periféricos, como: teclado, ratón, impresora, entre otros. Poco a poco han sido sustituidos por otro tipo de conexiones, más fáciles de conectar y desconectar. Entre los principales conectores externos se encuentran:

• Conectores ratón y teclado PS/2: Debido al auge de las aplicaciones gráficas, se generalizó el uso del ratón junto con el teclado. El ratón dejó de conectarse a través del puerto serie y comenzó a usar una conexión serie especializada, similar a la del teclado (la conexión PS/2). Las conexiones de ratón y teclado PS/2 están presentes en la totalidad de las placas base mediante dos conectores Mini-DIN. Para distinguir uno de otro, tienen colores diferentes, siendo el color morado reservado al teclado y el verde al ratón. Si por error se cambian, no hay problema de averías ya que los pines son compatibles entre sí, aunque el funcionamiento no sería el deseado.
• Bus USB: Con el crecimiento del número de periféricos aplicados a equipos informáticos, se creó la necesidad de conectar más de uno a un solo sistema central. La conexión USB hace posible la conexión en cadena de hasta 127 dispositivos. Además de esto, esta conexión es rápida y se puede realizar de manera inmediata. El sistema operativo reconoce la conexión USB, pero necesita contar con drivers adecuados. La totalidad de las placas bases modernas incorporan conexiones USB. Actualmente, algunas plataformas sólo usan conectores USB para teclado y ratón.
• Bus FireWire: Establece conexiones de vídeo digital, mediante vídeo cámaras y equipos de vídeo en general. Permite la transferencia de un gran volumen de información, a alta velocidad.
• Conexión Red Ethernet: Con la creciente conexión a Internet, incluso en los equipos domésticos, esta conexión resulta de gran utilidad, ya que en muchos hogares este servicio se realiza con routers ADSL que incorporan conexión Ethernet. De tal manera que muchas placas base la incorporan integrada. Los equipos suelen incorporar una sola conexión/tarjeta, pero en algunos casos es posible encontrar equipos con más de una conexión de este tipo. Esto ocurre sobre todo en equipos servidores que van a usar la red de forma intensiva en sus aplicaciones.

• Puertos serie y paralelo: Estas conexiones son quizás las más antiguas de los sistemas informáticos actuales. Heredadas de sistemas anteriores, cada vez son menos utilizadas. Anteriormente, los puertos serie se usaban para conexión de ratón, módems, escaners, etc. Actualmente está relegado a aplicaciones profesionales (electrónica, configuración de equipos, industria, etc.). El puerto paralelo ha tenido un uso prácticamente limitado a conexión de impresora, aunque también se ha usado para conexión a escáner y algunos otros dispositivos. El uso de ambos puertos está siendo sustituido el USB. De hecho, cada vez más equipos portátiles no los incorporan. En algunos casos están soportados por la placa base aunque no tienen conector externo.
• Sonido y Gamepad: Cada vez es más habitual que la placa base incorpore el hardware que capacita al sistema para generar y recibir (digitalizar) sonidos.
  • Sonido: Se refiere a las conexiones de sonido, tanto genéricas, como de auriculares y micrófono. Cada una de las cuales están identificadas con diferentes colores para facilitar al usuario su uso. En la actualidad, algunas salidas de audio pueden configurarse como salidas digitales, de forma que podamos aprovechar características especiales. También se pueden encontrar salidas del tipo SP/DIF (audio digital), ópticas y sistemas surround.
  • Gamepad o Joystick es una conexión antigua del PC para juegos. Está concebida como entradas de posición analógica. Se usa poco en la actualidad, ya que la mayoría de los  mandos para juegos son más complejos y usan la conexión USB.
• Vídeo/TV: Referido a conectores, tanto analógicos como digitales, que permiten ver contenidos en el televisor, tales como: canales de televisión o reproducciones de vídeo y vídeo consolas.
• SCSI (gama alta): Este tipo de conectores externos, puede encontrarse, sobre todo, en placas base orientadas a servidores. En estos casos, la placa base dispone de un conector SCSI para dispositivos externos, aparte del conector interno.
• Docking/Backplane: La reducción del tamaño de los equipos ocasionó la eliminación de puertos de poco uso y de unidades de almacenamiento obsoletas. Sin embargo, como solución, se dotó a los portátiles de un conector, el cual permite la conexión a una unidad llamada docking station, que incorpora estos extras. Este conector se denomina conector de docking (puertos).

Criterios para seleccionar una placa base de un computador

Como ya hemos visto, la placa base es el componente más importante de un ordenador, ya que de él depende el procesador, el número y tipo de dispositivos que se van a conectar y, por supuesto, el rendimiento general del sistema. Lamentablemente, la mayoría de las personas piensan que es el procesador quien determina el rendimiento global del equipo, y por eso le dedican más tiempo al momento de considerar la compra de un nuevo equipo.

Sin embargo, acá en los elementos de la placa base señalaremos cuáles son los principales aspectos que hay que considerar para elegir el modelo de placa base que más se ajuste a nuestras necesidades, si lo que queremos es un sistema lo más actualizable, completo y funcional posible.

Importancia de las dimensiones

Sin duda, las dimensiones es una de las primeras cosas en las cuales debemos fijarnos. Existen diversos tamaños y, en función del tipo de ordenador que necesitemos será más adecuado un factor de forma de tamaño completo (ATX), de tamaño medio (micro ATX) o de tamaño reducido (mini ATX). Debemos considerar ese mismo criterio para la elección de otros componentes, como la caja para el PC o la memoria RAM.

El formato entre los elementos de la placa base determina el tamaño de la caja para el PC, y la cantidad de ranuras y conectores de expansión con los que se puede contar. A mayor tamaño de la placa base, mayor posibilidad de conexión y expansión de los conectores. Por el contrario, a menor tamaño, mayor necesidad de soluciones de refrigeración de perfiles bajos y de disipación de calor.

Otro factor importante es el zócalo (socket). Este representa el lugar que ocupa el procesador en la placa base y, por tanto, está estrechamente relacionado con el chip que se elija. La elección de ambos afecta la compatibilidad de todos los componentes.

Por su parte, la calidad de los circuitos tiene que ver con el uso que se le vaya a dar a la placa base, y no hay que olvidar que, además, tiene relación directa con el precio.

Elección del chipset

Si la placa base es el corazón del ordenador, hay que considerar que el chipset es el corazón entre los elementos de la placa base. Por lo tanto, su elección afecta en gran medida el funcionamiento de la misma y, en consecuencia, el de todo el sistema. Antes de decidirnos por un chipset en particular, debemos haber decidido el uso que le daremos al PC.

Decidirse por una o dos tarjetas gráficas, también es de suma importancia para el rendimiento del equipo. No todas las placas base soportan la instalación simultánea de dos o más tarjetas gráficas. En este aspecto, nuevamente, tenemos que tener claro el uso que le vamos a dar a nuestro PC.

Por otra parte, que nuestra placa base tenga el número y tipo de conexiones que necesitamos, va a garantizar que podamos contar con todos los conectores que deseamos, como por ejemplo, los de audio y vídeo. De igual forma, tenemos que verificar que disponga de conectividad Wi-Fi integrada y bluetooth, entre otros.

Adicionalmente, dependiendo del fabricante, encontraremos placas base con mejoras y funciones únicas que no tienen otros modelos. Tal es el caso de los nuevos conectores M.2, los cuales permiten instalar discos de estado sólido de última generación (SSD), tarjetas de sonido de gran calidad integradas en la placa, sistemas overclock para aumentar el rendimiento del ordenador, y otros elementos de gran innovación.

También debemos elegir un buen sistema de refrigeración, bien sea pasivo (sin ventiladores), con ventilador o con combo de refrigeración líquida. Generalmente, la refrigeración pasiva es la más inteligente. Puedes citar el articulo tipo de buses en la informática.