Componentes y Arquitectura de la Placa Base: Todo lo que Necesitas Saber

Componentes de la Placa Base

La placa base es un componente fundamental en cualquier ordenador. A continuación, se describen sus principales elementos:

Zócalo del Microprocesador

Es el conector en el que se inserta el microprocesador o CPU. Existen dos tipos principales:

• ZIF (Zero Insertion Force): Permite insertar y retirar el microprocesador sin necesidad de ejercer presión.
• LGA (Land Grid Array): Los pines de conexión están en la placa base en lugar de estar en el microprocesador.

Ranuras de Memoria

Son los conectores donde se instala la memoria RAM, la memoria principal del ordenador.

Conjunto de Chips (Chipset)

Se encarga de controlar diversas funciones del ordenador, actuando como intermediario entre el procesador, la memoria y los periféricos.

BIOS

Es un conjunto de programas almacenados en una memoria EPROM que se encarga de las funciones básicas de arranque y configuración del hardware.

Ranuras de Expansión

Son ranuras donde se insertan tarjetas de expansión para añadir funcionalidades al ordenador:

• AGP (Accelerated Graphics Port): Para conectar tarjetas gráficas.
• PCI (Peripheral Component Interconnect): Con una capacidad de transferencia de datos de 133 MB/s.
• PCI Express: Permite enviar pocos bits por pulso de reloj, pero a una velocidad muy alta, del orden de 2,5 o 5 GB/s.

Conectores Externos

Permiten la comunicación entre dispositivos externos y la CPU, como el teclado, el ratón, etc.

Conectores Internos

Conectan dispositivos internos como el disco duro, la unidad de DVD, etc. Incluyen:

• Puerto IDE
• Puerto FDD
• Puertos SATA
• Conectores USB adicionales
• Conector CD-IN
• Conectores para ventiladores
• Conectores SPDIF (entrada/salida digital de sonido)

Conectores de Energía

Conectan la placa base a la fuente de alimentación. Incluyen el conector ATX de 24 pines y el conector ATX de 12V de 4 pines (ATX_12V).

Arquitectura de la Placa Base: Northbridge y Southbridge

Northbridge (Puente Norte)

Es el responsable de la conexión del bus frontal (FSB). Controla el acceso desde y hacia el microprocesador, la memoria RAM y el puerto AGP o PCI Express. Sus funciones incluyen:

• Tipo de microprocesador soportado.
• Número de microprocesadores soportados.
• Velocidad del microprocesador.
• Velocidad del bus frontal FSB.
• Controlador de memoria.
• Tipo y cantidad máxima de memoria RAM soportada.
• Controladora gráfica integrada.

Southbridge (Puente Sur)

Responsable de la conexión de la CPU con componentes más lentos del sistema, como los dispositivos periféricos. Sus funciones incluyen:

• Soporte para buses de expansión (PCI, ISA).
• Controladores de dispositivos (IDE, SATA, Ethernet, sonido).
• Control de puertos para periféricos (USB, FireWire).
• Funciones de administración de energía.
• Controlador del teclado, interrupciones, controlador DMA.
• Controladora de sonido, red y USB integrados.

Componentes Integrados

• Puertos del teclado y del ratón.
• Controlador IDE, SATA (para discos duros y unidades de CD).
• Puertos de comunicación serie y paralelo.
• Puertos USB.
• Conectores de audio, vídeo y red.

Puertos y Conectores

Puertos USB

Proporcionan capacidades plug-and-play para dispositivos externos. Permiten conectar dispositivos sin reiniciar el ordenador, con reconocimiento automático e instalación de controladores. Existen varias versiones:

• USB 1.0/1.1: Velocidad máxima de 12 Mb/s (1,5 MB/s).
• USB 2.0: Velocidad de hasta 480 Mb/s (60 MB/s). Conectores Tipo A y Tipo B en tamaños estándar, mini y micro.
• USB 3.0: Velocidad cercana a los 5 Gb/s (625 MB/s).

Puertos FireWire

Especificaciones para un bus serie de alta velocidad, ideal para dispositivos que funcionan a alta velocidad.

Puertos VGA, DVI y HDMI

Utilizados para conectar el monitor al PC. El puerto VGA es un conector mini sub DB de 15 pines.

Puerto eSATA (SATA Externo)

Permite conectar discos duros SATA externamente sin necesidad de abrir el ordenador.

El Procesador

Es el componente principal del ordenador. Dirige y controla todos los componentes, realiza operaciones matemáticas y lógicas, y decodifica y ejecuta instrucciones de programas en la memoria RAM.

Arquitectura Interna

Los nuevos sistemas operativos y formatos de audio/vídeo comprimido requieren un mayor rendimiento del procesador. Las tareas como la compresión de archivos y el renderizado de gráficos 3D se realizan en menos tiempo.

Diagrama de Bloques de las CPU Actuales

Unidad de Punto Flotante (FPU)

También conocida como coprocesador matemático, unidad de procesamiento numérico (NPU) o procesador de datos numérico (NDP). Maneja operaciones en punto flotante.

Caché del Procesador

La memoria caché (L1 y L2) reduce el tiempo de acceso a los datos de la memoria principal. Es una memoria más rápida que guarda copias de los datos usados con mayor frecuencia.

Bus Frontal (FSB)

Conecta la CPU con la placa base. Es la interfaz entre la caché de nivel 2 del procesador y la placa base. Ancho de bus de 64 bits.

Bus Posterior (BSB)

Interfaz entre la caché de nivel 1, el núcleo del procesador y la caché de nivel 2. Ancho de bus de 256 bits.

Tecnología de Doble Núcleo

Además de dos CPU con cachés L1 y L2, incorpora:

• Controlador de memoria DDR integrado, de baja latencia y gran ancho de banda, para un acceso más rápido a la RAM.
• Bus de transporte con mayor ancho de banda para comunicación de E/S de alta velocidad.

Velocidades y Voltajes

• Velocidad interna: Velocidad a la que funciona el micro internamente (ej. 550 MHz, 1 GHz, 2 GHz, 3,20 GHz).
• Velocidad externa o del bus de sistema (velocidad FSB): Velocidad a la que el micro se comunica con la placa base (ej. 533 MHz, 800 MHz, 1333 MHz, 1600 MHz).
• Voltaje externo o de E/S: Permite al procesador comunicarse con la placa base (normalmente 3,3 V).
• Voltaje interno o de núcleo: Menor que el anterior (2,4 V, 1,8 V), permite una menor temperatura interna.

Limitaciones de los Procesadores de 32 bits

• Números en rango 2³²: Limitación a números entre 0 y 4.294.967.295. Operaciones fuera de este rango causan overflow o underflow. Los procesadores de 64 bits amplían este rango a 2⁶⁴ (0 a 18.446.744.073.709.551.615), crucial para aplicaciones matemáticas y científicas.
• Límite de memoria de 4 GB: Incapacidad de mapear más de 4 GB de RAM. Esto afecta a aplicaciones que manejan grandes volúmenes de datos, como bases de datos en terabytes.

Tipos de Memoria

Memoria de Trabajo (RAM)

RAM (Random Access Memory): Memoria principal del ordenador, rápida para leer y escribir.

Memoria Caché

Más rápida que la RAM, acelera la transferencia de datos almacenando datos de la memoria principal que el microprocesador usará próximamente. Tipos: L1, L2 y L3.

Memoria CMOS

Almacena datos de configuración física del equipo, modificables mediante el programa Setup.

ROM (Read Only Memory)

Memoria de solo lectura, modificable una o más veces, dependiendo del tipo de ROM.

Memoria Gráfica o de Vídeo

Dedicada a las necesidades de la tarjeta gráfica. Algunas tarjetas gráficas la llevan integrada, otras usan parte de la RAM.

Características de la Memoria

Velocidad

Medida en megahercios (MHz). Ejemplo: 800 MHz significa 800 millones de operaciones por segundo.

Ancho de Banda o Tasa de Transferencia de Datos

Cantidad máxima de memoria transferible por segundo, expresada en MB/s o GB/s.

Dual/Triple Channel

Permite a la CPU trabajar con dos o tres canales independientes y simultáneos, multiplicando el ancho de banda. Requiere módulos de memoria idénticos.

Tiempo de Acceso

Tiempo que tarda la CPU en acceder a la memoria, medido en nanosegundos (1 ns = 10^-9 s).

Latencia

Retardo producido al acceder a los componentes de la memoria.