La placa base es la placa del sistema principal de la computadora y conecta todos los componentes de hardware internos. Esta lección analizará varios componentes integrados en la placa base. Esta lección también examinará las ranuras de expansión utilizadas para agregar componentes de hardware a un sistema. La lección concluye con una discusión sobre el BIOS.
Objetivos de la lección
Al final de esta lección, usted podrá:
- Identificar los componentes de una placa base.
- Identificar la función del Puente Norte.
- Identificar la función del Puente Sur.
- Recomendar una placa base para un caso específico.
- Identifique la configuración adecuada del BIOS.
- Distinguir las ranuras de expansión en la placa base.
Enseñando
Un técnico informático debe tener un conocimiento sólido de los componentes utilizados en un sistema informático. Comprender el propósito de cada componente proporciona la base del conocimiento necesario para comprender cómo funciona un sistema informático.
placas base
La placa base es la placa de circuito impreso más grande y todos los dispositivos electrónicos tienen una, incluidas las computadoras, los teléfonos celulares, las impresoras, los automóviles e incluso las tostadoras.
La placa base determina las capacidades y limitaciones de un sistema informático. Cada componente de un sistema informático conectado a la placa base está controlado por ella y depende de ella para comunicarse. La placa base contiene los siguientes componentes:
- Unidad Central de Procesamiento (CPU) – realiza todas las operaciones aritméticas, lógicas, de control y de entrada/salida básicas
- conjunto de chips – gestiona el flujo de datos entre el procesador de la computadora, su memoria y cualquier periférico conectado
- Los buses – una ruta que transfiere datos entre los componentes de la computadora
- Memoria (RAM) – una forma temporal de almacenamiento de datos informáticos que permite un acceso rápido a los datos. La RAM es volátil y requiere energía para mantener los datos accesibles.
- Ranuras de expansión – proporcionar capacidad de expansión para agregar componentes de hardware más allá de lo que se instaló originalmente
- Puertos – proporciona una interfaz entre la computadora y un periférico como un mouse, teclado o impresora
Cada uno de los componentes anteriores está etiquetado i Figura 1.
Figura 1: Esquema de la placa base con todos los componentes etiquetados
Hay varios componentes que componen una placa base. En esta lección, la atención se centrará en los siguientes componentes principales:
- Reloj del sistema
- conjunto de chips
- Ranuras y tarjetas de expansión
- Conectores del panel frontal
- Sistema básico de entrada/salida (BIOS)
- Semiconductor de óxido de metal complementario (CMOS)
- Sistema de bus con ranuras de expansión
- obras de autobús
Reloj del sistema
Piense en el reloj del sistema como el latido del corazón de la placa base. Define la velocidad de todos los demás componentes como CPU, memoria y buses. Su velocidad central se mide en hercios (Hz), pero las computadoras funcionan en megahercios (MHz) o gigahercios (GHz).
conjunto de chips
El conjunto de chips determina cómo interactúan el hardware y los buses del sistema con el procesador y otros componentes. También determina cuánta memoria se puede agregar a una placa base y qué tipo de conectores tendrá la placa base.
Los conjuntos de chips actuales tienen dos componentes distintos: Puente Norte (NB) y Puente Sur (SB).
El Northbridge controla la RAM, el procesador y la ranura de video AGP (Accelerated Graphics Port). También controla la velocidad a la que el procesador puede comunicarse con los componentes.
Southbridge controla todo lo relacionado con la computadora, incluida la comunicación entre el procesador y los puertos de expansión (discos duros, tarjeta de sonido, puertos Universal Serial Bus (USB) y otros puertos de E/S).
Figura 2: Componentes del conjunto de chips
El puente norte (etiquetado como NB) y el puente sur (etiquetado como SB) se muestran en la placa base de una computadora portátil en Figura 2.
Ranuras de expansión
Las ranuras de expansión permiten la instalación de componentes adicionales. La interconexión de componentes periféricos (PCI), se utiliza para instalar tarjetas de red, tarjetas de sonido o módems.
Una ranura AGP acomoda tarjetas de video con capacidades adicionales y tarjetas PCI Express (PCIe) para conectar adaptadores de bus host (HBA) para almacenamiento expandido y tarjetas para puertos USB y Firewire adicionales.
Figura 3: Ranura de expansión en la placa base
cartas levantadas
Una tarjeta vertical extiende físicamente una ranura para que se puedan conectar varias tarjetas a una placa base. Las tarjetas de expansión en realidad se girarán 90 grados con respecto a la placa base. Esto permite que las tarjetas quepan en un espacio más pequeño. Las tarjetas verticales generalmente solo se usan en situaciones de perfil bajo o línea estrecha.
Figura 4: Ascensor de múltiples ranuras
La única ranura de la placa base ahora puede acomodar múltiples tarjetas de expansión.
Figura 5: Una tarjeta vertical de varias ranuras instalada en una placa base
Otras máquinas tragamonedas
Otras ranuras que se encuentran en la placa base incluyen la tarjeta vertical de audio/módem (AMR) y la tarjeta vertical de comunicaciones y redes (CNR). Estas dos ranuras hacen básicamente lo mismo y el CNR tiene algunas funciones adicionales. Fueron creados para albergar módems, tarjetas de red y tarjetas de sonido. Rara vez los verá utilizados en las placas base de hoy.
Como se muestra en el Figura 6, la ranura AMR de 30 pines es mucho más pequeña que una ranura de expansión PCI. Las interfaces de 30 pines aceptan dos formatos que permiten diferentes combinaciones de audio/módem y audio de red.
Figura 6: Ranura para tarjeta vertical de audio/módem (AMR) junto a la ranura PCI blanca
AMR evolucionó a CNR al agregar funciones de LAN y red doméstica.
Figura 7: Ranura para tarjeta de comunicación y redes (CNR).
Conectores del panel frontal
Los conectores del panel frontal se utilizan para conectar la luz LED de alimentación (diodo emisor de luz) en la parte frontal de la carcasa a un disco duro, un pequeño altavoz interno para realizar pruebas, el botón de encendido y el botón de reinicio. También puede haber LED adicionales para dispositivos USB, Firewire y de audio.
Todos los conectores del panel frontal de la carcasa están conectados a pequeños pines en la placa base. El diseño de los pines varía de una placa base a otra, aunque generalmente están agrupados y codificados por colores. Puede usar todos los conectores o no.
A veces, el LED de alimentación tiene un pin blanco entre los dos cables. Puede comprar un adaptador para cambiar la disposición de los pines o simplemente cortar el conector para acomodar los pines.
Es importante tener en cuenta que el puente de reinicio debe conectarse a los pines, en el orden correcto, antes de que se inicie la computadora. Si no sucede nada cuando enciende la computadora por primera vez, confirme que el puente de reinicio esté conectado correctamente.
Puede ver una instalación visual de los conectores de pines de la placa base en las siguientes URL:
Es importante recordar que cada placa base es diferente, y es importante buscar las conexiones correctas en el manual tarjeta madre.
Imagen 8: Diagrama de conexión utilizando el conector del panel frontal, por ejemplo, la placa base
BIOS - Sistema básico de entrada/salida
El BIOS (Sistema básico de entrada/salida) puede llamarse BIOS del sistema o ROM (Memoria de solo lectura). El BIOS contiene el firmware de la placa base, que no es más que un conjunto de instrucciones. Este es el primer software que se ejecuta cuando se enciende la computadora.
El propósito básico del BIOS es inicializar y probar los componentes de hardware del sistema y cargar el sistema operativo. El BIOS proporciona una forma coherente para que las aplicaciones y el sistema operativo interactúen con los dispositivos de E/S, como el teclado, el mouse, el monitor y otros periféricos conectados.
BIOS y CMOS
Trabajando con el BIOS hay un chip llamado Semiconductor de óxido de metal complementario (CMOS). La configuración que seleccionó en el BIOS está en el CMOS. CMOS es de naturaleza volátil. Esto significa que debe ser alimentado por CC por una batería. Si la batería se descarga, se perderán los ajustes.
Figura 9: batería CMOS
El BIOS tiene una interfaz de usuario basada en menús para realizar cambios como:
- Configurar hardware
- Realizar cambios en los puertos de E/S
- Establecer la hora del sistema
- Habilitar o deshabilitar los componentes del sistema
- Establecer voltajes para CPU y memoria
- Establecer secuencia de inicio
- Control de velocidad del ventilador
- Establecer BIOS y contraseña del sistema
- Habilitar o deshabilitar el soporte de virtualización
Los usuarios pueden configurar varias solicitudes de contraseña, como una contraseña para acceder a las funciones de la interfaz de usuario del BIOS y evitar que usuarios malintencionados inicien el sistema desde dispositivos no autorizados.
Imagen 10: Chip de BIOS Fénix
Opciones de BIOS
Es lo primero que hace el ordenador cuando se enciende sí para ejecutar un programa de diagnóstico llamado Power on Self-Test o POST. POST verifica que todos los componentes de la placa base funcionen y puedan comunicarse entre sí.
Se puede acceder al BIOS al iniciar el sistema con una secuencia de teclas específica. Esta suele ser la tecla Eliminar o la tecla F2, pero diferentes fabricantes pueden tener una secuencia diferente para presionar.
Figura 11: Herramienta de configuración de CMOS
Las herramientas integradas pueden monitorear lo siguiente:
-
- La temperatura
- Velocidades del ventilador
- Detección de intrusos
- tensiones
- El reloj
- Velocidades de autobús
Para ver capturas de pantalla adicionales de varias opciones que se pueden ver y/o cambiar en la configuración del BIOS, vaya a Revisión de la placa base MSI 790GX-G65 y desplácese hacia abajo en la página.
El software BIOS se almacena en un chip ROM no volátil en la placa base. Esto significa que el chip no perderá su contenido incluso si el BIOS no está encendido.
Usando el menú del BIOS, puede cambiar las configuraciones de hardware, como el orden en que se inicia la computadora: unidad de disquete, disco duro, CD-ROM, USB.
ROM BIOS se conoce comúnmente como firmware de computadora. Anteriormente, el firmware estaba codificado en el chip y no se podía cambiar sin reemplazar el chip. La mayoría de los dispositivos modernos se pueden actualizar cuando se agregan nuevas funciones. Este proceso se llama actualizar el BIOS.
Un chip BIOS más nuevo es un chip de memoria programable de solo lectura borrable eléctricamente (EEPROM). Con este tipo de chip es posible reescribir el contenido de la BIOS sin quitar el chip de la placa base. De esta manera, el software BIOS se puede actualizar fácilmente para agregar nuevas funciones o corregir errores.
Entonces, ¿qué pasa si establece una contraseña de BIOS y olvida cuál era? Las contraseñas del BIOS y del sistema se pueden borrar fácilmente junto con otras configuraciones de usuario. Esto se puede hacer quitando la batería, esperando unos segundos y luego reemplazándola.
El método más común es encontrar un puente de reinicio CMOS. Mueva el puente a la posición activada (puente en los pines 2 y 3) y encienda la computadora que envía una señal eléctrica para borrar el CMOS. Luego, asegúrese de volver a colocar el puente en la posición deshabilitada o predeterminada (puente en los pines 1 y 2). El CMOS ahora está de vuelta a los valores predeterminados de fábrica.
Figura 12: Puentes de reinicio de CMOS
EFI y UEFI
A partir de 2011, el BIOS fue reemplazado en algunas placas base por una interfaz de firmware extensible (EFI) más compleja o la interfaz de firmware extensible unificada (UEFI). Este nuevo tipo de BIOS se introdujo para proporcionar más herramientas de diagnóstico y reparación para la computadora y para proporcionar una interfaz más eficiente entre el sistema operativo y los componentes.
Originalmente diseñado para la arquitectura Itanium, ahora está disponible para plataformas x86 y x64 y brinda soporte heredado para servicios de BIOS. Puede admitir diagnósticos remotos y reparación de computadoras incluso sin un sistema operativo
Imagen 13: Interfaz de firmware extendida (EFI)
Documentación
Es muy importante documentar las configuraciones que cambió en el CMOS. De esa manera, si sucede algo, como que se agote la batería del CMOS, tendrá un registro de las configuraciones anteriores y cómo restablecerlas.
Se recomienda que pegue su documentación dentro de la caja para que cualquier persona que trabaje en esa computadora tenga una copia de su configuración.
Mantenga un registro escrito bien etiquetado de:
- Cualquier cambio que realice en el CMOS
- Registros de hardware y software instalado
- Configuración de la red
Mantenga los documentos actualizados y en un lugar seguro. Además, el documento que tienes delante resplandor o reemplace el chip BIOS.
obras de autobús
Un bus se puede definir como un canal o ruta entre componentes. La velocidad del autobús tiene mucho que ver con la velocidad de la computadora.
Hay muchos componentes muy complejos en una computadora, y todas estas partes necesitan comunicarse entre sí de manera rápida y eficiente. De lo contrario, se perderán la increíble velocidad y las capacidades de cada componente individual como un todo.
Estructuras típicas de autobuses
Hay dos buses principales en una computadora: el bus del sistema y el bus compartido.
El bus del sistema también se llama bus local o bus frontal. Este bus conecta la CPU a la memoria del sistema. Es uno de los buses más importantes del sistema. Cuanto más rápido puedan los procesadores mover información dentro y fuera de la memoria, más rápido funcionarán las computadoras. Al elegir una placa base, obtenga una con el sistema de bus más rápido posible.
El bus compartido es lo que conecta todos los demás componentes a nuestra computadora y mueve la información dentro de la placa base.
El bus compartido conecta los buses de arquitectura estándar industrial (ISA), arquitectura estándar industrial extendida (EISA), PCI y PCIe, USB y Firewire. Esto se hace a través de puentes, que son parte del conjunto de chips de la computadora. Este puente actúa como oficial de tráfico, integrando datos de otros autobuses en el sistema de autobuses. Este puente permite que múltiples dispositivos accedan a la misma ruta al procesador y la memoria del sistema.
La mayoría de los conjuntos de chips tienen dos puentes: el puente norte y el puente sur. puedes ver que Imagen 13 que el Northbridge controla el procesador, la memoria y la ranura AGP para video. El bus frontal, el bus de memoria y el bus AGP se conectan al puente norte.
Básicamente, Southbridge controla todo lo demás. Hay discos duros, unidades de CD, unidades de DVD, bus PCI y puertos de E/S conectados al Southbridge. El Puente Sur controla el tipo de autobús y la cantidad de información que se puede transmitir al Puente Norte.
Figura 14: estructura de autobús
Resumen
La placa base se considera el sistema nervioso de la computadora. Todo lo que no está integrado con la placa base se conecta a ella en una ranura o mediante puertos. Sus componentes principales son reloj del sistema, procesador, chipset, RAM, ROM BIOS, CMOS, fuente de alimentación, puertos y bus del sistema con ranuras de expansión.
La información almacenada en el BIOS es alimentada por la batería CMOS. Sin la batería, la configuración del BIOS tendría que restablecerse cada vez que se enciende el host. La información, como el tipo de disco duro, el orden de arranque, la fecha y la hora, se almacena en el BIOS y el host la utiliza durante el arranque.
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