Arquitectura del Computador ( Canvas) MOD2 C1 - copia PDF

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Placa madre

Arquitectura del Computador

Motherboard o placa madre La placa madre o motherboard es un hardware fundamental de la computadora, ya que se encarga, entre otras importantes funciones, de la interconexión de los demás componentes: procesador, memoria RAM e interfaces de E/S. La Figura 1 muestra un diagrama en bloques de los componentes de una computadora personal moderna y sus buses de interconexión. Todos los componentes están soldados a la placa madre o sujetos mediante zócalos.

Figura 1: Componentes de una placa madre de PC

Fuente: Englander, 2009, p. 350.

La placa madre es una placa tipo PCB (printed circuit board o placa de circuito impreso) que posee, generalmente, más de una capa. Cada capa dispone de interconexiones o buses; para evitar cortocircuitos, se aislan las diferentes capas entre sí mediante materiales aislantes. En la Figura 2 se observan una motherboard y la identificación de sus principales componentes.

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Figura 2: Componentes de una placa madre de PC

Fuente: Richarte, 2012c, p. 15.

Componentes principales Chipset Generalmente, el chipset se divide en dos: northbridge o puente norte y southbridge o puente sur. La denominación responde a la ubicación física dentro de la placa madre. (Richarte, 2012). Estos dispositivos controlan la circulación de información entre los diferentes dispositivos de una computadora. El northbridge se comunica directamente con el CPU, la memoria, la interfaz gráfica y el southbridge. Es un integrado importante que realiza una gran cantidad de cálculos, por lo que generalmente se los puede ver acompañados de importantes sistemas de disipación de calor. (Richarte, 2012) El southbridge interconecta los diferentes buses, por ejemplo, el USB, y controla la función de acceso directo a memoria (DMA). (Richarte, 2012)

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Actualmente, algunos diseños de procesadores incluyen las funciones del northbridge, por lo que este puede no estar presente. Ambos puentes están interconectados a través de un bus cuya unidad de transferencia es el mt/s o millones de transferencias por segundo. Al igual que el resto de los buses, la velocidad va incrementándose a medida que el tiempo mejora los diseños.

Clock o reloj Los dispositivos que componen una computadora (procesador, memoria, buses) deben trabajar coordinados para que la información que intercambian tenga sentido. El generador de clock se ubica en la motherboard y utiliza un cristal de cuarzo que vibra a frecuencia constante. El generador dispone de salidas que se conectan con los demás componentes, que requieren una frecuencia de trabajo. La frecuencia se refiere a la cantidad de ciclos por segundos y su unidad de medición se denomina Herza o hercio. Las ondas senoidales tienen una forma de onda que se repite constantemente y se denominan señales periódicas. Si la onda parte de cero en el eje de coordenadas, cumplirá un ciclo luego de llegar a su punto máximo, pasar por cero, llegar a su punto mínimo y volver a cero. Mientras más ciclos por segundo pueda disponer un procesador, más instrucciones podrá ejecutar y así mejorará el rendimiento de la computadora en general.

BIOS La BIOS (basic inpunt/output system o sistema básico de entrada/salida) es un firmware y lo primero que se ejecuta cuando se enciende una computadora. (Richarte, 2012). El programa almacenado en la BIOS se encarga de realizar pruebas sobre el hardware para luego dar lugar a un programa de booteo que se encarga de iniciar el sistema operativo. (Richarte, 2012). Actualmente (no fue así en las primeras computadoras personales), la BIOS es accesible y configurable. Las configuraciones de la BIOS se guardan en una memoria tipo RAM, la cual es alimentada mediante una batería.

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Zócalos Un zócal de motherboard evita que los componentes vengan soldados y por consiguiente no puedan ser remplazados sin la intervención de un técnico especializado. Por el contrario, la presencia de un zócalo permite porejemplo que una gran número de modelos de procesador, memoria o dispositivos de expansión puedan ser instalados según el criterio del usuario. Este diseño permite, por un lado, que el usuario elija entre una gama de procesadores soportados por la motherboard según las prestaciones requeridas o el presupuesto asignado. Además, permite expandir las funcionalidad de la computadora al agregar dispositivos de expansión, como por ejemplo, placas de red o editores de video y audio. En cuanto a los zócalos para memoria, es posible comenzar con un solo módulo y luego expandir la capacidad de memoria RAM a medida que la demanda se incrementa.

Dispositivos on-board Si bien las motherboards traen zócalos para expansión en los que podría, por ejemplo, instalarse una placa de red, una placa de sonido o una de video, es común en la actualidad encontrar motherboards con estos dispositivos integrados, lo que se denomina on-board.

Diseños Existen diversos modelos de motherboards dependiendo de la función que tendrá la computadora. La Figura 3 muestra una motherboard Intel diseñada para servidores de alto rendimiento. Posee dos zócalos para procesadores y 24 zócalos para memoria.

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Figura 3: Motherboard para servidor de alto rendimiento

Fuente: [Imagen sin título sobre placa madre]. (s. f.). Recuperado de https://goo.gl/mVRG5A

Un ejemplo diferente es la motherboard de la Figura 3, utilizada en un teléfono celular inteligente o smartphone. Además de un procesador y memoria, esta motherboard tiene circuitos orientados a comunicaciones.

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Figura 4: Motherboard de un smartphone

Fuente: [Imagen sin título sobre placa de teléfono]. (s. f.). Recuperado de https://goo.gl/emceBg

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Referencias Englander, I. (2009). Modern Computer Systems. En I. Englander, The Architecture of Computer Hardware, System Software and Networking (pp. 342-360). Estados Unidos: John Wiley and Sons [Imagen sin título sobre placa de teléfono]. (s. f.). Recuperado de http://cdn.headfi.org/9/95/95e95d3d_galaxy-s5-boardshot-front-web.png [Imagen sin título sobre placa madre]. (s. f.). Recuperado de http://cdn.cplonline.com.au/media/catalog/product/cache/1/image/9df78eab33 525d08d6e5fb8d27136e95/M/B/MB-INT-S2600WTT_1.jpg Richarte, J. (2012a). El BIOS y el setup del BIOS. En J. Richarte, Motherboards (pp. 117-124). Buenos Aires, Argentina: Fox Andina. Richarte, J. (2012b). El Chipset. En J. Richarte, Motherboards (pp. 41-49). Buenos Aires, Argentina: Fox Andina. Richarte, J. (2012c). Introducción. En J. Richarte, Motherboards (pp. 14-23). Buenos Aires, Argentina: Fox Andina.

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