Elementos que constituyen la placa madre

1.2 Elementos que constituyen la placa madre.

Sería muy complicado realizar un despiece total de una placa madre para evaluar cada uno de sus componentes, por tanto, lo que haremos será indicar los elementos más significativos de la placa madre y comentar, en lo posible, sus características y funciones.

1.2.1 Slots de expansión.

Los slots de expansión son los conectores específicamente diseñados para conectar tarjetas que permitan ampliar las características básicas de la placa madre y en general del ordenador. Normalmente los slots nos permiten expandir los buses del microprocesador hasta cualquier circuito o tarjeta periférica que se desee conectar a la placa base, por este motivo, es muy común utilizar indistintamente los términos bus y slots para denominar un mismo elemento, aunque podríamos decir que el slotses el conector físico y el

bus las conexiones que están representadas en dicho conector. Entendemos como bus, un número determinado de conexiones o terminales del microprocesador o del juego de integrados de la placa base (chipset ) que se unen para realizar una determinada tarea o función, por ejemplo, los buses típicos de un microprocesador son el bus de datos, bus de direcciones y bus de control, que serán comentados con más detalles en el capítulo dedicado al microprocesador. En cuanto a los buses correspondientes al chipset de la placa base podemos hablar de bus PCI, bus ISA, BUS AGP y otros más que veremos más adelante. Todos estos buses suelen contener en su totalidad o en parte a los buses del microprocesador. Actualmente se utilizan sólo tres tipos de conectores o slotsde expansión que son:

1.2.1.1 Bus ISA.

Los primeros PC´s (Personal Computers) que aparecieron en el mercado utilizaban un bus que se denominó XT. Era de 8 bits y trabajaba a una frecuencia

de 4.77MHz, que era la misma velocidad que tenía el microprocesador 8088 que utilizaban. En poco tiempo, este bus se quedó obsoleto. Cuando IBM presenta en 1984 el PC AT, mejoró el bus utilizado adaptándolo a las características del nuevo microprocesador que incorporaba el 80286, que tenía un bus de datos de 16 bits y trabajaba a 8.33MHz. Este nuevo bus se denominó Bus ISA (Industry Estandar Arquytecture). Poco después aparecieron los microprocesadores 386 y 486 que utilizaban un bus de 32 bits y trabajaban con frecuencias superiores a 30 MHz. Sin embargo, aún había muchas tarjetas diseñadas para el antiguo bus ISA y que trabajaban a

8.33 MHz, por tanto, el nuevo bus que desarrollaron los fabricantes de placas madre, y que se denominó EISA (Extended ISA), mejoró en cuanto a capacidad del bus de datos soportando 32 bits, pero no en cuanto a velocidad, manteniendo los 8.33 MHz de su antecesor.

Actualmente ya no se fabrican placas que utilicen este bus, sin embargo, aun existe un parque muy numeroso de equipos antiguos que sí lo incorporan pero que, como es lógico, tienden a desaparecer poco a poco.

Ilustración 1-3. Detalle del Bus ISA.

1.2.1.2 Bus PCI.

Ilustración 1-4. Detalle del Bus PCI.

Es un bus local desarrollado en 1992 por Intel, cuyo estándar es de 32 bits y trabaja a 33 MHz con un ancho de banda de 133 MB/s, aunque actualmente han evolucionado hasta superar los 5 GB/s. Fue diseñado para trabajar con dispositivos rápidos como las tarjetas de vídeo. Con la aparición del BUS AGP, el BUS PCI a quedado relegado a todos los dispositivos menos la tarjeta de vídeo que normalmente se suele conectar al bus AGP (que veremos más adelante), aunque en la actualidad, con la aparición de los Buses PCI Express de alta velocidad es posible que vuelvan a recuperar el terreno perdido en el campo de las tarjetas gráficas.

Uno de los principales problemas que plantea el bus PCI (Peripheral Component Interconnect) es que teóricamente fue diseñado para un máximo de tres slots, aunque los buses actuales PCI admiten hasta diez dispositivos, de los cuales, 5 pueden ser tarjetas y el resto deben ser dispositivos incorporados en la placa madre, como tarjeta gráfica o el puente PCI a ISA, del que ya hablaremos más adelante. Cuando se conectan más de una tarjeta en los slotsPCI, el ancho de banda se divide entre las tarjetas conectadas, con lo cual el rendimiento de cada canal PCI disminuye considerablemente. Por otra parte, los dispositivos conectados al BUS PCI no pueden leer o escribir directamente en la memoria del sistema, ni el microprocesador puede leer directamente la memoria de vídeo de las tarjetas gráficas conectadas a estos buses.

Los Slotsde expansión PCI de 32 bits constan de un conector de 124 terminales, de los cuales 120 son activos y otros cuatro de identificación, aunque también existen versiones de 64 bits que utilizan un conector de 188 terminales. El color de los conectores suele ser blanco.

Una de las características mas relevantes del bus PCI es la posibilidad de configuración automática de las tarjetas, conocida como Plug & Play (enchufar y utilizar), también conocido con las siglas PnP. Gracias a esta posibilidad, el procesador puede extraer la información necesaria para realizar su instalación a efectos de IRQ´s, puertos utilizados y memoria necesaria.

Los dispositivos PCI pueden trabajar como esclavos o como maestros. En el primer caso, estos dispositivos pueden aceptar comandos de la CPU o de otra tarjeta maestra. En el segundo caso, la tarjeta puede coger incluso el

control de los buses PCI (bus-mastering) y trabajar de forma independiente, sin intervención del microprocesador.

En principio, las placas bases que utilizan arquitectura PCI no pueden incluir buses ISA compartiendo directamente el mismo microprocesador, puesto que las velocidades de ambos son muy diferentes. Para solucionar este problema y poder incluir slots ISA en placas con arquitectura PCI, Intel ha desarrollado los denominados puentes PCI a ISA (PCI-to-ISA bridge). Este puente no es más que un integrado que se incorpora en el Chipset de la placa madre y que transfiere los datos entre el bus PCI y el bus ISA, de este modo, pueden seguir conectándose tarjetas ISA en una placa con arquitectura PCI.

Como se comentó anteriormente, el bus PCI ha evolucionado considerablemente y esto ha originado distintos estándares y versiones de los mismos. En la siguiente tabla se muestra dicha evolución con las características más relevantes.

Tabla 1-1. Evolución y características del BUS PCI

La arquitectura PCI Express (anteriormente conocida como 3GIO o 3rd Generation I/O)es la evolución lógica del ya anticuado bus PCI para acondicionarlo a los dispositivos de alta velocidad actuales. De este modo, el BUS PCI vuelve a ser una buena opción para la conexión de tarjetas gráficas y, por tanto, un buen competidor del bus AGP.

Trabaja con una frecuencia base de 2,5GHz y permite una comunicación full-duplex (bidireccional) por cada línea o canal implementado lo que duplica la velocidad de dicho canal. Se fabrican actualmente buses PCI Express de hasta 16 canales, permitiendo alcanzar anchos de banda de 8GB/s, pero ya está en

desarrollo el PCI Express 32X que permitirá alcanzar un ancho de banda de 16GB/s.

La opción básica PCI Express 1X utiliza un único canal bidireccional por lo que su comportamiento es similar a un puerto serie de alta velocidad. Cada Byte de datos transmitido debe incluir dos bits de redundancia, por lo que es necesario transmitir 10 bits por cada 8 bits de datos. De este modo, el ancho de banda teórico de cada canal PCI Express es de 2,5 GHz / 10 bits = 250 MBytes/s. Como el bus es bidireccional, el ancho de banda teórico efectivo es justo el doble, es decir, 2 (250 MB/s) = 500 MB/s.