MOTHERBOARD – PLACA MADRE
/ Parte 2
7- BIOS: La BIOS (Basic Input Output System, Sistema de entrada/salida básico) es una memoria ROM, EEPROM o FLASH-Ram la cual contiene programas básicos de control que hacen posible que la PC pueda arrancar, controlando el teclado, el disco rigido, etc y luego pasa el control al sistema operativo. Además, la BIOS se apoya en otra memoria, la CMOS que almacena todos los datos propios de la configuración del ordenador, como pueden ser tipo y tamaño de los discos rígidos que tenemos instalados, tipo de unidad óptica, la fecha, hora, etc., así como otros parámetros necesarios para el correcto funcionamiento de la PC. Esta memoria está alimentada constantemente por una batería, de modo que, que una vez apaguemos el ordenador no se pierdan todos esos datos que nuestro ordenador necesita para funcionar. Actualmente los motherboards suelen venir con una pila, la cual tiene una duración de unos 2 a 4 5 años (aunque esto puede ser muy variable), y es muy fácil de reemplazar. Antiguamente, las placas traían una pila recargable soldada en el motherboard.
Modelos de Pilas
Modelo CR 2032 2
Además, la BIOS contiene el programa de configuración, es decir, los menús y pantallas que aparecen cuando accedemos a los parámetros del sistema, pulsando una secuencia de teclas durante el proceso de inicialización de la máquina. Programas Internos POST: Significa Power On Self Test, Test en el encendido de la PC. Es un proceso de verificación e inicialización de los componentes de entrada y salida en un sistema que se encarga de configurar y diagnosticar el estado del hardware, puntualmente lo denominamos Hardware Básico (Teclado, Microprocesador, Memorias RAM, video y el correcto funcionamiento del Motherboard). Si estos componentes funcionan correctamente emite un BEEP por el parlante, si alguno funciona mal emite mas sonidos, de los cuales existe una tabla de códigos y su significado según el fabricante. Volviendo al BIOS (Basic Input-Output System) de datos, en los primeros sistemas operativos para PC (como el D.O.S.), el BIOS todavía permanecía activo tras el arranque y funcionamiento del sistema operativo. El acceso a dispositivos como la disquetera y el disco duro se hacían a través del BIOS. Sin embargo, los sistemas operativos más modernos realizan estas tareas por sí mismos, sin necesidad de llamadas a las rutinas del BIOS. Al encender la PC, el BIOS se carga automáticamente en la memoria principal y se ejecuta desde ahí por el procesador, cuando realiza una rutina de verificación e inicialización de los
componentes presentes en la computadora, a través del POST (Power On Sélf Test). Al finalizar esta fase, busca el código de inicio del sistema operativo (ej: Windows) en algunos de los dispositivos de memoria secundaria presentes (ej: discos rígidos), lo carga en memoria y transfiere el control de la computadora a éste. Se puede resumir diciendo que el BIOS es el programa presente en computadoras tipo IBM PC y compatibles, que contiene las instrucciones más elementales para el funcionamiento de las mismas por incluir rutinas básicas de control de los dispositivos de entrada y salida. Está almacenado en un chip de memoria ROM o Flash, situado en la placa base de la computadora. Este chip suele denominarse en femenino "la BIOS", pues se refiere a una memoria (femenino) concreta; aunque para referirnos al contenido, lo correcto es hacerlo en masculino "el BIOS", ya que nos estamos refiriendo
a
un sistema (masculino) de entrada/salida.
Vista del chip sin la tapa plástica y la etiqueta que la recubre.
8- Periféricos integrados Podemos denominar periféricos integrados a los componentes que vienen incluidos en el motherboard pero no son los que corresponden al grupo de los “on-board”, es decir Video, Modem, Sonido y Red. Estos componentes los podemos distinguir fácilmente ya que son aquellos cuyos conectores se pueden ver en la parte de atrás de la PC, inclusive en el frente de gabinete. Nos ocuparemos de los siguientes: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Conectores de Teclado Mini Din. Puertos USB. Puertos Serial o DB9. Puerto Paralelo DB25. Puerto Firewire. Conector PS/2 para Mouse.
RED
6
5
4
1
SONIDO
3
2
También tenemos el caso del conector del teclado el modelo anterior llamado DIN de 5 contactos internos en lugar de 6 los del Mini Din:
DIN y Mini DIN para teclado y mouse El teclado es el dispositivo fundamental de entrada de datos del ordenador. Su forma y operación no ha sufrido prácticamente cambios desde la aparición de la IBM PC hasta nuestros días, solo pequeñas modificaciones de detalle, que han consolidado 4 tipos de teclado que pueden considerarse estándar; tres de ellos introducidos por IBM, el cuarto introducido por Microsoft para sus sistemas Windows: •
Teclado PC XT de 83 teclas (en desuso)
•
Teclado PC AT de 84 teclas (en desuso)
•
Teclado extendido de 101 teclas
•
Teclado extendido Windows de 104 teclas.
Además de los anteriores, se han utilizado otros tipos no estándar, en especial los de portátiles (Notebook), en los que el tamaño no permite una distribución convencional de teclas. En lo sustancial todos han utilizado la disposición clásica de teclas de la máquina de escribir (tipo QWERTY), que se ha mantenido hasta nuestros días, aunque han existido también otros diseños. Los primeros teclados, XT de 83 teclas; AT de 84, y algunos extendidos de 101/102 teclas, utilizan un conector DIN de 5 patillas con el macho del lado del teclado y la hembra del lado de la placa madre. La introducción del PS/2 de IBM inauguró la moda de utilizar conectores mini DIN para teclados y mouses. La tendencia actual es utilizar conectores USB para ambos dispositivos de entrada.
Existen además gran cantidad de adaptadores:
Más recientemente se está extendiendo la moda de dispositivos inalámbricos ("Wireless").
Esto no significa que tales modelos no utilicen el conector; lo que en realidad desaparece es el cable entre el dispositivo que se conecta a la PC y un receptor especial. La moda comenzó con los de enlace infrarrojo, pero actualmente casi todos son de radio-frecuencia. Algunos teclados de pequeño tamaño, especialmente de portátiles pequeñas, han utilizado una combinación compacta incluyendo el "key pad" numérico en el teclado normal. Algunas teclas tienen un doble uso, letra normal y tecla numérica. El bloqueo en una u otra forma se efectúa mediante una tecla especial (generalmente a la izquierda
de
la
barra
espaciadora
señalada con "Fn"). Se comercializa además un teclado numérico aparte para las notebook que no lo tienen.
9- Puerto serie Los diseñadores de la IBM PC ya previeron la posibilidad de comunicación serie, para lo que posibilitaron la instalación de hasta 7 puertos de comunicaciones serie asíncronas RS-232 (aunque es raro instalar más de dos). Para atender estos puertos dispusieron de los correspondientes servicios en la BIOS.
En
los
primeros
modelos
la
electrónica
Puerto Serie (DB9)
necesaria no estaba incluida en la placa madre, por lo que los puertos debían instalarse en adaptadores de tarjeta que se insertaban en cualquiera de los zócalos ISA disponibles. El estándar RS-232 RS-232.C significa literalmente "Recomended Standard232 revisión C" (también conocida como EIA 232). Es un estándar creado en 1969
por
la
EIA
("Electronic
Standard
Association") que define las características eléctricas que deben presentar los elementos de conexión para la comunicación serie entre ordenadores y equipos periféricos. Su título dice exactamente: "Conexión entre un Equipo Terminal de Datos y un Equipo de Comunicación de Datos empleando un intercambio de datos binario serie", y comprende diversos apartados: •
Características eléctricas de la conexión
•
Características mecánicas de la conexión
•
Descripción funcional del intercambio, proporcionando nombres a las señales utilizadas.
•
Conexiones ejemplo para una selección de sistemas de comunicación
Como puede verse en el propio título del estándar, en la comunicación serie se distinguen dos tipos de dispositivos: Los equipos terminales de datos DTE ("Data Terminal Equipment"), y los equipos de comunicación de datos DCE ("Data Communication Equipment"). Recordemos que en la comunicación serie, como en cualquier otra comunicación informática, existen dos aspectos complementarios: Uno relativo a las características físicas de la conexión;
en este caso las características eléctricas y mecánicas, aspectos que están contemplados en el estándar RS-232 (a estos elementos los denominaremos capa física). Otros son los protocolos de comunicación, que incluyen los sistemas de codificación de la señal que se enviará por la capa física.
10- Conexión PS/2 El conector PS/2 o puerto PS/2 toma su nombre de la serie de ordenadores IBM Personal System/2 en que es creada por IBM en 1987, y empleada para conectar teclados y mouses. Estos adelantos presentados en aquel año fueron inmediatamente adoptados por el mercado de la PC.
6 PIN MINI-DIN FEMALE (PS/2)
La comunicación en ambos casos es serial (bidireccional en el caso del teclado), y controlada por microcontroladores situados en la placa madre. No han sido diseñados para ser intercambiados en caliente (sin reiniciar), y el hecho de que al hacerlo no suela ocurrir nada es más debido a que los microcontroladores modernos son mucho más resistentes a cortocircuitos en sus líneas de entrada/salida. Aunque es idéntico eléctricamente al conector de teclado AT DIN 5 (con un sencillo adaptador puede usarse uno en otro), por su pequeño tamaño permite que donde antes sólo entraba el conector de teclado lo hagan ahora el de teclado y mouse, liberando además el puerto RS-232 usado entonces mayoritariamente para los mouses, y que presentaba el inconveniente de
compartir interrupciones con otro puerto serial (lo que imposibilitaba el conectar un ratón al COM1 y un modem al COM3, pues cada vez que se movía el ratón cortaba al modem la llamada). En la actualidad, están siendo reemplazados por los dispositivos USB, ya que ofrecen mayor velocidad de conexión, la posibilidad de conectar y desconectar en caliente, además de ofrecer múltiples posibilidades de conexión de más de un periférico de forma compatible, no importando el sistema operativo.
11- Puerto USB (Universal Serial Bus): El Universal Serial Bus (USB, de sus siglas en inglés) es una interfaz que provee un estándar de bus serie para conectar dispositivos
a
un
ordenador
personal. Un sistema USB tiene un diseño asimétrico, que consiste en un solo servidor y múltiples dispositivos conectados en serie para ampliar la gama de conexión, en una estructura de árbol utilizando concentradores especiales. Se pueden conectar hasta 127 dispositivos a un sólo servidor, pero la suma debe incluir a los concentradores también, así que el total de dispositivos realmente usables es algo menor.
A
B
Tipo "A": conectores incluidos en las placas como el motherbord. Tipo "B": se encuentran en los dispositivos USB como impresoras entre muchos dispositivos.
Cable colores, voltages y datos: Conector USB tipo A Pin Nombre Descripción Cable color
1
VBUS
+5 V. CC
Red
2
D-
Data -
White
3
D+
Data +
Green
4
GND
Tierra
Black
Este puerto fue creado en 1996 por siete empresas: IBM, Intel, Northern Telecom, Compaq, Microsoft, Digital Equipment Corporation y NEC. El estándar incluye la transmisión de energía eléctrica al dispositivo conectado. Algunos dispositivos requieren una potencia mínima, así que
se
pueden
conectar
varios
sin
necesitar
fuentes
de
alimentación extra. La mayoría de los hubs o concentradores incluyen fuentes de alimentación que brindan energía a los
HUB USB
dispositivos conectados a ellos, pero algunos dispositivos consumen tanta energía que necesitan su propia fuente de alimentación. Los concentradores con fuente de alimentación pueden proporcionarle corriente eléctrica a otros dispositivos sin quitarle corriente al resto de la conexión (dentro de ciertos límites).
USB nace como un estándar de entrada/salida de velocidad media-alta que permite conectar dispositivos que antes requerían de una tarjeta especial para sacarles todo el rendimiento, lo que ocasionaba un encarecimiento del producto. El diseño del USB tenía en mente eliminar la necesidad de adquirir tarjetas separadas para poner en los puertos ISA o PCI, y mejorar las capacidades plug-and-play (conectar y usar), permitiendo a esos dispositivos ser conectados o desconectados al sistema sin necesidad de reiniciar. Cuando se conecta un nuevo dispositivo, el servidor lo enumera y agrega el software necesario para que pueda funcionar. El USB puede conectar periféricos como rmouses, teclados,
scáners,
cámara
digitales,
impresoras,
discos duros, tarjetas de sonido y componentes de red. Para dispositivos multimedia como impresoras, scáners y cámaras digitales, el USB se ha convertido en el método estándar de conexión. En el caso de los discos duros, el USB es poco probable que reemplace completamente a los buses como el SATA y el SCSI porque el USB tiene un rendimiento un poco más lento que esos otros estándares. Sin embargo, el USB tiene una importante ventaja en su habilidad de poder instalar y desinstalar dispositivos, lo cual es útil para dispositivos de almacenamiento portables. El USB no ha remplazado completamente a los teclados y ratones PS/2, pero todas las placas base de PC traen varios puertos USB.
USB 2.0 El estándar USB 1.1 tenía dos velocidades de transferencia: 1.5 Mbit/s para teclados, ratón, joysticks, etc., y velocidad completa a 12 Mbit/s. La mayor ventaja del estándar USB 2.0 es añadir un modo de alta velocidad de 480 Mbit/s. En su velocidad más alta, el USB compite directamente con FireWire. Wireless USB (W USB) Existe el difundido error de confundir esta extensión del protocolo USB con el USB 3.0 Wireless USB es una extensión del USB que combina el actual USB 2.0 con las capacidades de una transferencia inalámbrica. Sus características son de una velocidad de 480Mbps a menos de 3 metros de distancia, y 100Mbps a menos de 10 metros. Este sistema mejora bastante en comodidad al estándar 2.0 por el hecho de la tecnología inalámbrica pero también habrá que tener en cuenta las repercusiones de seguridad. USB On-The-Go Se trata de una mejora del interfaz USB, permitiendo elegir el estado de cada puerto USB (actuar como dispositivo de datos o como servidor de datos). Así pues, es posible transferir todos los datos desde un puerto USB actuando como servidor hasta otro actuando como dispositivo sin necesidad de usar una PC. Además es posible cambiar en cualquier momento el perfil de servidor a dispositivo o viceversa. USB 3.0 Presentado en el año 2008. Aunque está listo para su uso, es probable que pase entre uno o dos años, para ser incluido en dispositivos de uso masivo. La principal novedad técnica del puerto USB 3.0. es que eleva a 4.8 gigabits/s la capacidad de transferencia que en la actualidad es de 480 Mb/s (se multiplica por 10). Se
mantendrá el cableado interno de cobre para asegurarse la compatibilidad con la tecnología USB 1.0 y 2.0. Si en USB 2.0 el cable dispone de cuatro lineas, un par para datos, una de corriente y una de toma de tierra, en USB 3.0 se añaden cinco líneas. Dos de ellas se usarán para el envío de información y otras dos para la recepción, de forma que se permite el tráfico bidireccional, en ambos sentidos al mismo tiempo. El aumento del número de líneas permite incrementar la velocidad de transmisión desde los 480 Mb/s hasta los 4,8 Gb/s. De aquí se deriva el nombre que también recibe esta especificación: USB Superspeed. La cantidad de energía que transporta un cable USB 1.x y 2.0 resulta insuficiente en muchas ocasiones para recargar algunos
dispositivos,
especialmente
si
utilizamos
concentradores donde hay conectados varios de ellos. En USB 3.0, se aumenta la intensidad de la corriente de 100 miliamperios a 900 miliamperios, con lo que pueden ser cargados más dispositivos o hacerlo más rápido. Este aumento de la intensidad podría traer consigo un menor rendimiento energético. Los motherboards de última generación ya comenzaron a incorporar este nuevo puerto: El aumento de líneas en USB 3.0 provoca que el cable sea más grueso, un inconveniente importante. Si hasta ahora los cables eran flexibles, con el nuevo
estándar
estos
tienen
un
grueso similar a los cables que se usan en redes Ethernet, siendo por tanto más rígidos. Afortunadamente,
igual
que
pasa
entre USB 1.1 y USB 2.0 la compatibilidad está garantizada entre USB 2.0 y USB 3.0, gracias al uso de conectores similares, cuyos contactos adicionales se sitúan en paralelo, de forma que no afectan en caso de usar algún puerto que no sea del mismo tipo.
12- Puerto Firewire El IEEE 1394 o FireWire o i.Link es un estándar multiplataforma para entrada/salida de datos en serie a gran velocidad. Suele utilizarse para la interconexión de dispositivos digitales como cámaras digitales y videocámaras a la PC. El FireWire fue inventado por Apple Computer a mediados de los 90, para luego convertirse en el estándar multiplataforma IEEE 1394. A principios de este siglo fue adoptado por los fabricantes de periféricos digitales hasta convertirse en un estándar establecido. Sony utiliza el estándar IEEE 1394 bajo la denominación i.Link, que sigue los mismos estándares pero solo utiliza 4 conexiones, de las 6 disponibles en la norma IEEE 1394, suprimiendo las dos conexiones encargadas de proporcionar energía al dispositivo, que tendrá que proveerse de ella mediante una toma separada. Características •
Elevada velocidad de transferencia de información.
•
Flexibilidad de la conexión.
•
Capacidad de conectar un máximo de 63 dispositivos.
Su velocidad hace que sea la interfaz más utilizada para audio y vídeo digital. Así, se usa mucho en cámaras de vídeo, discos duros, impresoras, reproductores de vídeo digital,
sistemas
domésticos
para
entretenimiento,
sintetizadores de música y escáneres. Existen dos versiones: •
FireWire 400: tiene un ancho de banda 30 veces mayor que el USB 1.1.
•
IEEE 1394b, FireWire 800 o FireWire 2: duplica la velocidad del FireWire 400.
6 Pines
4 Pines
Para usos que requieran la transferencia de grandes volúmenes de información, resulta muy superior al USB. Standards • IEEE Std. 1394 Año1995 • IEEE Std. 1394a Año 2000 (Actualizado) • IEEE Std. 1394b Año 2002
Pinout
4 PIN IEEE1394 FEMALE at the Devices.
Conectores Firewire PC 6 PIN IEEE1394 FEMALE at the Devices.
Diagrama de pines: 4 PIN IEEE1394 (Salida Power) PIN 1 2 3 4
Shell
Nombre TPBTPB+ TPATPA+ Outer
Descripcion Cable B Trenzado Cable B Trenzado + Cable A Trenzado Cable A Trenzado + Cable Blindado
6 PIN IEEE1394 (Con Power) PIN 1 2 3 4
Nombre Power Ground TPBTPB+
Descripcion C.C. No regulada, 30V sin carga Tierra para energia Cable B Trenzado Cable B Trenzado +
Cable usado en conexiones IEEE 1394
5 6 Shell
TPATPA+ Outer
Cable A Trenzado Cable A Trenzado + Cable Blindado
Ventajas de Firewire •
Alcanzan una velocidad de 400 Megabits por segundo.
•
Es hasta cuatro veces más rápido que una red Ethernet 100Base-T y 40 veces más rápido que una red Ethernet 10Base-T.
•
Soporta la conexión de hasta 63 dispositivos.
•
No es necesario apagar un escáner o una unidad de CD antes de conectarlo o desconectarlo, y tampoco requiere reiniciar el ordenador.
•
Los cables FireWire se conectan muy fácilmente: no requieren números de identificación de dispositivos, conmutadores DIP, tornillos, cierres de seguridad ni terminadores.
•
FireWire funciona tanto con Macintosh como con PC.
•
Firewire 400 envía los datos por cables de hasta 4,5 metros de longitud. Mediante fibra óptica profesional, FireWire 800 puede distribuir información por cables de hasta 100 metros.
Edición de vídeo digital
La edición de vídeo digital con FireWire ha permitido que tuviera lugar una revolución en la producción del vídeo con sistemas de escritorio. La incorporación de FireWire en cámaras de vídeo de bajo costo y elevada calidad permite la creación de vídeo profesional en una PC. Atrás quedaron las carísimas tarjetas de captura de vídeo y las estaciones de trabajo con dispositivos de alto rendimiento. FireWire permite la captura de vídeo directamente de las nuevas cámaras de vídeo digital con puertos FireWire incorporados y de sistemas analógicos mediante conversores de audio y vídeo a FireWire.
13- Puerto Paralelo Un puerto paralelo es una interfaz entre un ordenador y un periférico cuya principal característica es que los bits de datos viajan juntos enviando un byte completo o más a la vez. Es decir, se implementa un cable o una vía física para cada bit de datos formando un bus.
25 PIN D-SUB Hembra at the PC
El cable paralelo es el conector físico entre el puerto paralelo y el periférico. En un puerto paralelo habrá una serie de bits de control en vias aparte que irán en ambos sentidos por caminos distintos. En contraposición al puerto paralelo está el puerto serie, que envía los datos bit a bit por el mismo hilo. El puerto paralelo más conocido es el viejo puerto de impresora que se destaca por su sencillez y que transmite 8 bits. Se ha utilizado principalmente para conectar impresoras durante años, pero también ha sido usado para escáneres, interfaces de red Ethernet a 10 MB, unidades ZIP y Súper disk y para comunicación entre dos PCs (MS-DOS trajo en las versiones 5.0 a 6.22 un programa para soportar esas transferencias).
El puerto paralelo de las computadoras, de acuerdo a la norma Centronic, está compuesto por un bus de comunicación bidireccional de 8 bits de datos, además de un conjunto de líneas de protocolo. Las líneas de comunicación cuentan con un retenedor que mantiene el último valor que les fue escrito hasta que se escribe un nuevo dato, las características eléctricas son: •
Tensión de nivel alto: 3.3 o 5 V.
•
Tensión de nivel bajo: 0 v.
•
Intensidad de salida máxima: 2.6 mA.
•
Intensidad de entrada máxima: 24 mA.
El sistema operativo gestiona las interfaces de puerto paralelo con los nombres LPT1, LPT2 y así sucesivamente, las direcciones base de los dos primeros puerto es: •
LPT1 = 0x378.
•
LPT2 = 0x278
14- Conectores motherboard-gabinete En esta sección veremos rápidamente la colocación del motherboard en el gabinete y sus conexiones (cables que se conectan al frente de la PC).
Sección de conector al Gabinete
Aquí insertaremos los cables que vienen del Gabinete para las funciones de: •
HDD Led (Luz que indica cuando funciona el disco duro)
•
Power Led (Luz que marca que la PC esta encendida)
•
Speaker (Conector al parlante interno)
•
Botón de Power (Encendido)
•
Botón de Reset (Reinicio)
Para la correcta instalaci贸n hay que consultar el manual del motherboard ya que cada modelo y fabricante tiene sus particularidades. Encontraremos diagramas como los siguientes: