tarjeta madre CONCEPTO DE TARJETA MADRE La tarjeta madre es el componente más importante de un computador, ya que en él se integran y coordinan todos los demás elementos que permiten su adecuado funcionamiento. De este modo, una tarjeta madre se comporta como aquel dispositivo que opera como la plataforma o circuito principal de una computadora. Características de la tarjeta madre - Cada procesador tiene el tipo de tarjeta madre que le sirve (Aunque algunos comparten el mismo tipo) traen incorporados los puertos seriales (Ratón, Scanner, etc ), los paralelos (Impresora) y la entrada de teclado. Otro dato importante sobre la tarjeta madre es - La cantidad y tipo de ranuras que tiene para las tarjetas de expansión y para la memoria RAM. Es importante que traiga las ranuras estandar de expansión EISA, PCI. (Volver al indice). Componentes de la Tarjeta Madre El Bus: Es el que envía la información entre las partes del computador de casi todos los computadores que vienen hoy en día es PCI, EISA y los nuevos estándares: AGP para tarjetas de vídeo y el Universal Serial Bus USB (Bus serial universal). - Son los tres tipos de ranuras compatibles con las tarjetas madre para la conexión con componentes externos al PC. AGP, PCI y EISA. (Volver al indice). El socket: La tarjeta principal viene con un zócalo de CPU del tipo ZIF (zero insertion force) que permite insertar la CPU sin presión alguna. * Levante la palanca del zócalo. * Inserte la CPU y asegúrese con el pin 1 del zócalo. * Baje la palanca del zócalo. (Volver al indice). El procesador: El procesador es el elemento central del proceso de procesamiento de datos. Se encuentra equipado con buses de direcciones,de datos y de control, que le permiten llevar cabo sus tareas. (Volver al indice). La memoria Ram La tarjeta principal contiene la memoria RAM que se encuentra compuesta por uno o varios SIMM o DIMM de Ram (Volver al indice). SIMM Y DIMM Generalmente los sockets tipo distribuidos en bancos de dos SIMM cada uno. En algunas tarjetas para microprocesadores 486, estos bancos son de 4 SIMM. Cuando se utilizan DIMM, se puede instalar sólo uno de ellos. (Volver al indice). La Bateria: La batería es el componente encargado de suministrar energía a la memoria CMOS que guarda los datos de la configuración del Setup. La memoria CMOS de la BIOS tiene como particularidad el bajo consumo de corriente por lo que una simple batería puede suministrarle energía suficiente para su funcionamiento normal. (Volver al indice) Conector del teclado: Generalmente,las computadoras de marca poseen un conector de tipo mini DIN. De poseer un teclado con conector que no coincida con el de la computadora,puede adquirirse un adaptador que soluciona el problema sin necesidad de cambiar ninguno de los dispositivo. (Volver al indice). Disipador del calor y el ventilador: Debido a que los microprocesadores de las últimas generaciones, son de alto consumo de potencia, se debe instalar sobre estos, un disipador de calor con su respectivo ventilador . La base del microprocesador posee los seguros para sostener el disipador. Asegúrese de que quede haciendo contacto directo con el microprocesador. (Volver al indice). Cables internos: Estos son los que comunican las tarjetas con los dispositivos internos de la unidad central, tales como el disco flexible, las unidades de disco duro, las unidades de disco flexible, las unidades de CD ROM, etc. También se catalogan dentro de esta clase de cables, los que comunican los conectores externos como el paralelo y el serial con la tarjeta principal. (Volver al indice). Cables externos: Son los cables que comunican o que dan alimentación de voltajes a los dispositivos externos de un sistema de cómputo. En esta clase de cables podemos encontrar el cable paralelo entre la unidad central y la impresora, el cable serial que comunica la unidad central con el módem externo, los cables de tres líneas que llevan la corriente alterna a la unidad central, el monitor y la impresora. (Volver al indice). Diferentes conectores: * El conector para unidades de disquete. * Los conectores seriales * Conector paralelo * Conector de pared * Conector AGP * Conector SCSI (Volver al indice). Jumper Jumper pequeño conductor de cobre cubierto de plástico negro utilizado para unir dos pines y completar un circuito. Ayuda al microprocesador con su trabajo de diversas maneras: • Controla el flujo de información entre el microprocesador y la memoria. • Administra las comunicaciones desde y hacia los circuitos periféricos. • Sirve como "estación de tránsito" para los datos que van o vienen del disco duro. Las tareas dentro de la tarjeta se distribuyen de la siguiente manera: • La conexión física de los elementos es responsabilidad de los conectores y de las pistas del circuito impreso de la placa- • La conexión eléctrica es responsabilidad de los buses del sistema. • De la regulación, adaptación y mediación entre las señales se encarga el microprocesador, junto con su gran aliado en esta tarea, el chipset. Las pistas son conductores milimétricos de cobre impresos en las sucesivas placas de material aislante por las que circulan las señales eléctricas. Estas señales van a ser la información que intercambian los diferentes componentes del sistema con el microprocesador. 2.2 FUNCIONES DE UNA TARJETA MADRE • Conexión física. • Administración, control y distribución de energía eléctrica. • Comunicación de datos. • Temporización • Sincronismo. • Control y monitoreo. 3. TIPOS DE TARJETAS Las tarjetas madres o principales existen en varias formás y con diversos conectores para dispositivos, periféricos, etc. Los tipos más comunes de tarjetas son: ATX Son las más comunes y difundidas en el mercado, se puede decir que se están convirtiendo en un estándar son las de más fácil ventilación y menos enredo de cables, debido a la colocación de los conectores ya que el microprocesador suele colocarse cerca del ventilador de la fuente de alimentación y los conectores para discos cerca de los extremos de la placa. Además, reciben la electricidad mediante un conector formado por una sola pieza. AT ó Baby-AT Fue el estándar durante años con un formato reducido, por adaptarse con mayor facilidad a cualquier caja, pero sus componentes estaban muy juntos, lo que hacia que algunas veces las tarjetas de expansión largas tuvieran problemás. DISEÑOS PROPIETARIOS Pese a la existencia de estos típicos y estándares modelos, los grandes fabricantes de ordenadores como IBM, Compaq, Dell, Hewlett-Packard, Sun Microsystems, etc. Sacan al mercado tarjetas de tamaños y formás diferentes, ya sea por originalidad o simplemente porque los diseños existentes no se adaptan as sus necesidades. De cualquier modo, hasta los grandes de la informática usan cada vez menos estas particulares placas, sobre todo desde la llegada de las placas ATX. 4. ELEMENTOS QUE CONFORMAN UNA TARJETA MADRE Muchos de los elementos fundacionales de la tarjeta madre siguen formando parte de ella (con sus respectivas mejoras), otros han pasado al exterior, y muchos otros se han incorporado. En la actualidad, una tarjeta madre estándar cuenta básicamente con los siguientes elementos: 1.- conectores: 1) Conectores PS/2 para mouse y teclado: incorporan un icono para distinguir su uso. 2) Puerto paralelo: utilizado por la impresora. Actualmente reemplazado por USB. 3) Conectores de sonido: las tarjetas madre modernas incluyen una placa de sonido con todas sus conexiones. 4) Puerto serie: utilizado para mouse y conexiones de baja velocidad entre PCS. 5) Puerto USB: puerto de alta velocidad empleado por muchos dispositivos externos, como los escáneres o las cámaras digitales. 6) Puerto FireWire: puerto de alta velocidad empleado por muchos dispositivos externos. No todas las tarjetas madre cuentan con una conexión de este tipo. 7) Red: generalmente las tarjetas madre de última generación incorporan una placa de red y la conexión correspondiente. ________________________________________ 2.- Socket: La tarjeta principal viene con un zócalo de CPU que permite colocar el microprocesador. Es un conector cuadrado, la cual tiene orificios muy pequeños en donde encajan los pines cuando se coloca el microprocesador a presión. En el se inserta el procesador o microprocesador: Chip o el conjunto de chips que ejecuta instrucciones en datos, mandados por el software. Elemento central del proceso de datos. Se encuentra equipado con buses de direcciones de datos y control que le permiten llevar cabo sus tareas. _______________________________________________________ 3.- Bancos de memoria Son los conectores donde se inserta la memoria principal de una PC, llamada RAM. Estos conectores han ido variando en tamaño, capacidad y forma de conectarse. 4.- Floppy o FDD: conector para disquetera, ya casi no se utilizan. 5.- Conectores IDE: aquí se conecta el cable plano que establece la conexión con los discos duros y unidades lectoras de CD/CD-RW. 6.- Conectores Eléctricos: Es donde se le da vida a la computadora, ya que es allí donde se le proporciona la energía desde la fuente de poder a la tarjeta madre o principal. 7.- Chip BIOS / CMOS Chip que incorpora un programa encargado de dar soporte al manejo de algunos dispositivos de entrada y salida. Además conserva ciertos parámetros como el tipo de algunos discos duros, 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 una pila. 8.- El Bus Envía la información entre las partes del equipo. 9.- Conectores de gabinete RESET y encendido: estas funciones están provistas por estos pequeños enchufes. El manual de la tarjeta madre indica como conectarlos correctamente. 10.- Chipset: Conjunto de chips que se encargan de controlar determinadas funciones del ordenador, como la forma en que interacciona el microprocesador con la memoria o la caché, o el control de los puertos y slots. 11.- Batería Componente encargado de suministrar energía a la memoria que guarda los datos de la configuración del Setup. 12.- Ranuras de expansión: Ranuras donde se insertan las tarjetas de otros dispositivos como por ejemplo tarjetas de vídeo, sonido, módem, etc. Dependiendo la tecnología en que se basen presentan un aspecto externo diferente, con diferente tamaño e incluso en distinto color. Conectores más comunes: Conectores externos: para dispositivos periféricos externos como el teclado, ratón, impresora, módem externo, cámaras Web, cámaras digitales, scanner, entre otras. Conectores Internos: para dispositivos internos, como pueden ser la unidad de disco flexible o comúnmente llamada disquete, el disco duro, las unidades de CD, etc. 13.-Ranuras AGP: o más bien ranura, ya que se dedica exclusivamente a conectar tarjetas de vídeo 3D, por lo que sólo suele haber una; además, su propia estructura impide que se utilice para todos los propósitos, por lo que se utiliza como una ayuda para el PCI. -Disipador del calor y ventilador Controla la temperatura. -Jumper Pequeño conductor de cobre cubierto de plástico utilizado para unir dos pines y completar un circuito. -Cache Forma parte de la tarjeta madre y del procesador se utiliza para acceder rápidamente a la información que utiliza el procesador. HISTORIA La historia de las tarjetas madres comienza en 1947 cuando William Shockley, Walter Brattain y John Bardeen, científicos de los laboratorios Bell, muestran su invento, el transistor amplificador de punto-contacto, iniciando el desarrollo de la miniaturización de circuitos electrónicos. Dummer, un británico que en 1952 presentó sobre la utilización de un bloque de material sólido que puede ser utilizado para conectar componentes electrónicos sin cables de conexión. 1961 cuando Fairchild Semiconductor anuncia el primer circuito integrado, Con estos inventos se comienza a trabajar en la computadora con una tarjeta, como las que mencionamos a continuación estas en orden de evolución. Ventajas y desventajas Existen varios factores de forma compatibles que se utilizan para las tarjetas madres. El factor de forma se refiere a las dimensiones físicas y al tamaño de la tarjeta y dicta el tipo de gabinete en que puede ajustarse la tarjeta. En general, los tipos de factores de forma de tarjeta madre disponible son los siguientes: *Sistemas de plano posterior *LPX *AT de tamaño natural *ATX *Baby-AT *NLX Sistema de plano posterior No todos los sistemas tienen una tarjeta madre en el sentido estricto de la palabra. En algunos sistemas, los componentes que por lo regular se encuentran en una tarjeta madre, se ubican en una tarjeta adaptadora de expansión conectada a una ranura. En estos sistemas, la tarjeta con las ranuras se denomina plano posterior, en vez de tarjeta madre. A los sistemas que usan este tipo de construcción se les llama sistema de plano posterior. Un plano posterior activo significa que la tarjeta principal del plano posterior contiene el control del bus y además, por lo regular, otros circuitos. Los diseños de sistema de tarjeta madre y de plano posterior tiene tantas ventajas como desventajas. La mayoría de las computadoras personales originales se diseñaron como plano posteriores a finales de los años setenta. Apple e IBM cambiaron el mercado a la ahora tradicional tarjeta madre con un tipo de diseño de ranura, ya que este tipo de sistema generalmente es mas barato que producir en masa, que uno con el diseño de plano posterior. El procesador actualizable representa otro clavo en el ataúd de los diseños de plano posterior. Intel ha diseñado todos sus procesadores 486, Pentium MMX y Pentium Pro para que sean actualizables en el futuro a procesadores más rápidos (en ocasiones llamados over drive), simplemente intercambiando (o agregando) el nuevo chip de procesador. Cambiar sólo el chip de procesador por uno más rápido es una de las formas más sencillas y en general más costeables de hacer actualizaciones sin cambiar toda la tarjeta. AT de tamaño natural A la tarjeta madre AT de tamaño completo se le llama así debido a que corresponde al diseño de la tarjeta madre original de la IBM AT. Esto permite una tarjeta muy grande de hasta 12 pulgadas de ancho por 13.8 pulgadas de largo. El conector del teclado y los conectores de ranuras deben apegarse a requerimientos específicos de ubicación para ajustarse a las aperturas del gabinete. Este tipo de tarjeta sólo se ajusta en los gabinetes populares Baby-AT o minitorres y debido a los avances en la miniaturización en cómputo, la mayoría de los fabricantes ya no las producen. BABY AT Factor de forma Baby-AT es en esencia el mismo de la tarjeta madre de la IBM XT original, con modificaciones en las posiciones de los orificios de, tornillos, para ajustarse en un gabinete de tipo AT. Estas tarjetas madre tienen también una posición especifica del conector del teclado y de los conectores de ranuras para alinearse con las aperturas del gabinete. La tarjeta madre Baby-AT se ajustara a cualquier tipo de gabinete con excepción de los de perfil bajo y línea esbelta. Debido a su flexibilidad, este es ahora el factor más popular. LPX Otros factores de forma popular que se utilizan en las tarjetas madre hoy en día son el LPX y el mini-LPX. Este factor de forma fue desarrollado primero por Western Digital para algunas de sus tarjetas madre. Las tarjetas LPX se distinguen por varias características particulares. La más notable consiste que las ranuras de expansión están montadas sobre una tarjeta de bus vertical que se conecta en la tarjeta madre. Las tarjetas de expansión deben conectarse en forma lateral en la tarjeta vertical. Esta colocación lateral permite el diseño de gabinete de perfil bajo. Las ranuras se colocan a uno o ambos lados de la tarjeta vertical dependiendo del sistema y diseño del gabinete. Otra característica distintiva del diseño LPX es la colocación estándar de conectores en la parte posterior de la tarjeta. Una tarjeta LPX tiene una fila de conectores para vídeo(VGA de 14 pins), paralelo (de 25 pins), dos puertos seríales (cada uno de 9 pins) y conectores de ratón y teclado de tipo mini-DIN PS/2. ATX El factor de forma ATX es una velocidad reciente en los factores de forma de tarjetas madre. El ATX es una combinación de las mejores características de los diseños de las tarjetas madre Baby-AT y LPX, incorporando muchas nuevas mejoras y características. El factor de forma ATX es en esencia una tarjeta madre Baby-AT girada de lado en el chasis, junto con una ubicación y conector de la fuente de poder modificada lo mas importante por saber en primera instancia sobre el factor de forma ATX consiste que es físicamente incompatible con los diseños previos tanto del Baby-AT como del LPX. En otras palabras se requiere de un gabinete y una fuente de poder diferentes que correspondan con la tarjeta madre ATX. Estos nuevos diseños de gabinete se han vuelto comunes y se les puede encontrar en muchos sistemas. La especificación oficial ATX fue liberada por Intel en julio de 1995, y esta escrita como una especificación abierta para la industria. La ultima revisión de la especificación es la versión 2.01, publicada en febrero de 1997. Intel ha publicado especificaciones detalladas para que otros fabricantes puedan emplear el diseño ATX en sus sistemas. El ATX mejora a las tarjetas madre Baby-AT y LPX en diversas áreas principales: Panel conector externo de E/S de doble altura integrada. La parte posterior de la tarjeta madre incluye un área de conectores de E/S aplicado, que es de 6.25 pulgadas de ancho por 1.75 pulgadas de alto. Esto permite que los conectores externos se coloquen directamente sobre la tarjeta y evita la necesidad de cables que vayan desde los conectores internos hacia la parte posterior del gabinete, como ocurre en los diseños Baby-AT. Conector interno de la fuente de poder de forma única. Esto es una bendición para el usuario final promedio, el cual siempre tiene que preocuparse respecto al intercambio de los conectores de la fuente de poder y, en consecuencia, ¡echar a perder la tarjeta madre! La especificación ATX incluye un conector de corriente que tiene una forma única fácil de enchufar y que no puede instalarse de manera incorrecta. CPU y memoria reubicadas. Los módulos de CPU y memoria están reubicados de modo que no interfieran con ninguna tarjeta de expansión de bus y no se pueda tener acceso a ellos para su actualización sin retirar ninguna de las tarjetas adaptadoras de bus instalada. El CPU y la memoria se reubicán cerca de la fuente de poder el cual tiene un solo ventilador que le suministran aire, eliminando Así la necesidad de ventiladores de enfriamiento de la CPU, los cuales son ineficientes y propensos a fallas. También hay espacio para un disipador de calor pasivo grande sobre la CPU. Conectores internos de E/S reubicados. Los conectores internos de E/S para las unidades de disco duro y flexibles están reubicados para estar cerca de los compartimentos de las unidades y retirados de la parte inferior de las áreas de la ranura de la tarjeta de expansión y de las bahías de unidades. Enfriamiento mejorado. La CPU y la memoria principal se enfrían directamente mediante el ventilador de la fuente de poder, eliminando la necesidad de ventiladores separados para el gabinete o la CPU. También el ventilador de la fuente de poder sopla dentro del chasis, lo que presuriza y minimiza en gran medida la entrada de polvo y la suciedad al sistema. Menor costo de manufactura. Las especificaciones ATX eliminan la maraña de cables hacia los conectores de puertos externos que se encuentran en la tarjetas madre Baby-AT, eliminan la necesidad de ventiladores adicionales para la CPU o el gabinete, así como de reguladores integrados de voltaje de 3.3 v, utilizan un solo conector de la fuente de poder y permiten el uso de cables internos mas cortos para las unidades de disco. Todo esto contribuye a reducir en gran medida no solo el costo de la tarjeta madre, sino que también el costo de un sistema completo, incluyendo en gabinete y la fuente de poder. En resumen la tarjeta madre ATX es básicamente un diseño Baby-AT girado hacia los lados. Las ranuras de expansión están ahora paralelas a la dimensión más corta y no interfieren con la CPU, la memoria o los conceptos de E/S. Además del diseño ATX del tamaño natural, Intel ha especificado también un diseño mini-ATX, el cual se ajustará al mismo gabinete. Aunque los orificios son similares a los del gabinete Baby-AT, por lo general no son compatibles los gabinetes para los dos formatos. La fuente de poder requeriría de un adaptador de conector para ser intercambiables, aunque el diseño de la fuente de poder de la ATX básica es similar a la fuente de poder estándar de la línea esbelta. De manera clara, las ventajas del factor ATX hacen de él una buena elección para sistemas de alta calidad. NLX Es el más reciente desarrollo en la tecnología de tarjetas madre de escritorio y podría convertirse en el factor de forma de elección en el futuro cercano. Se trata de un factor de forma de factor bajo, similar en apariencia al LPX, pero con varias mejoras diseñadas para permitir una integración total de las ultimas tecnologías. Mientras que la principal limitante de las tarjetas LPX comprenden la incapacidad de manejar el tamaño físico de los nuevos procesadores, así como sus características térmicas más elevadas, el factor de forma NLX se diseño específicamente para abordar estos problemas. Las ventajas específicas que ofrece el factor de forma NLX: - Manejo de tecnologías de procesadores actuales. - Flexibilidad ante el rápido cambio de tecnologías de procesadores. - Manejo de otras tecnologías emergentes.