MOTHERBOARDS:
SOCKETS Y BIOS
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La empresa Krismar Computación
produce libros electrónicos interactivos que
son actualizados constantemente, de acuerdo con el
avance de la tecnología en materia de computadoras.
En esta nota comenzamos a analizar uno de estos productos
describiendo lo que precisa saber sobre las placas
madre de las computadoras. |
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La tarjeta madre
o Motherboard, es la tarjeta principal de la computadora.
Es ahí donde se conectan la mayoría
de las placas (o tarjetas) y la que determina el
crecimiento del equipo. Existen muchos modelos de
Motherboard con características muy diferentes.
Los principales componentes que la integran son:
- Socket para el microprocesador
- Bancos de Memoria
- Memoria Caché
- BIOS
- Chipset
- Slot’s o Ranuras de expansión
(ISA, EISA, PCI, AGP)
- Interfase para discos (IDE, floppy’s,SCSI,
etc)
- Puertos (paralelo, serial, USB, etc.)
- Conectores de la fuente de poder
- Jumpers de configuración o dip
switches
- CMOS del sistema
- Reloj de tiempo real
- Pila
- LEDs y conectores para el panel frontal
(RESET, encendido, etc.)
- Tarjeta (sonido, red, fax módem)
No todas las Motherboards tienen estos componentes
y en la presente sección tocaremos cada uno
de ellos. Muchos de los componentes no pueden ser
actualizados, por lo que al adquirir cierto modelo
de Motherboard se está haciendo una inversión
decisiva. Por ejemplo, el reloj del sistema es el
que determina la velocidad máxima de su microprocesador.
Si la Motherboard no soporta un CPU de 400MHz, no
importa que usted tenga uno de 500MHz. |
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La memoria es
el almacén temporal de datos y código
ejecutable que utiliza el microprocesador. La memoria
RAM es volátil, esto quiere decir que cuando
se apaga la computadora, toda la información
almacenada se pierde. Los Chips de memoria (DIPS,
SIMMs, SIPPs y DIMMs) están organizados en
bancos en la Motherboard y en las tarjetas de memoria.
Al agregar memoria a un sistema, se debe conocer
el diseño del banco de memoria y la posición
correspondiente en la Motherboard y la tarjeta de
memoria. Los bancos de memoria, por lo regular,
corresponden a la capacidad del bus de datos del
microprocesador del sistema, el número de
bits para cada banco puede conformarse por chips
individuales, SIMMs o DIMMS. La orientación
física utilizada en una Motherboard o en
una tarjeta de memoria es arbitraria y determinada
por los diseñadores de las mismas.
Antes de comprar los módulos de memoria
conviene informarse de los tipos de módulos
que utiliza la Motherboard de nuestra PC. Los
módulos de 72 o 168 contactos pueden ser
de simple o de doble cara. Debemos asegurarnos
bien del tipo de módulos que utiliza su
Motherboard. Es muy importante que sepamos qué
orden llevan los zócalos (es el nombre
que se le da a la base donde se coloca la memoria)
para los SIMM. Se agrupan en bancos de uno, dos
o cuatro zócalos numerados como SIMM0,
SIMM1, SIMM2, etc. (o DIMM0, DIMM1, etc.). Debemos
consultar la documentación de la Motherboard
para saber cuántos módulos de memoria
y de qué capacidad tenemos que comprar
para así conseguir el número de
Megabytes que queremos tener, sobre todo a la
hora de combinar antiguos SIMM con nuevos DIMM.
Por otra parte, en la misma base se puede poner
memoria de diferente capacidad (el tamaño
físico es el mismo). Por ejemplo, existen
DIMMs de 16Mb, 32Mb, 64Mb y 128Mb que pueden ser
utilizados en la misma base.
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Los circuitos
integrados o IC que constituyen la configuración
de memoria de su computadora se conocen como Direct
Random Access Memory, o DRAM. La DRAM es, sin lugar
a dudas, el tipo de memoria más común.
La calidad de los chips DRAM utilizados en un módulo
de memoria es el factor más importante que
determina la calidad y confiabilidad general del
módulo. Un producto de memoria bastante común
es el SIMM (Single in-line, Memory Module).
Un SIMM típico consiste en varios chips
DRAM instalados en una pequeña placa de
circuito impreso o PCB, la cual calza en un receptáculo
SIMM en la motherboard. La mayoría de los
motherboards vienen de 2 a 8 sockets para instalar
memoria. Estos son usualmente SIMMs (Single inline
memory modules) o DIMMs (Dual inline memory modules).
Se diferencian por su tamaño. Cuando se
van a instalar en la motherboard, ésta
normalmente los nombra desde “SIMM0”
hacia “SIMM7” o “DIMM1”
hacia “DIMM3”, etc. Los sockets casi
siempre se llenan con el sockets que tiene la
numeración más baja, por ejemplo,
el SIMM0. La mayoría de los primeros microprocesadores
de la clase Pentium y sus respectivos motherboards
requieren SIMMs, los cuales se insertaban en pares,
a diferencia de los DIMMs que se insertan de manera
individual. El número máximo de
módulos de memoria que podemos insertar
en una motherboard lo determina el chipset. De
todas formas, no todas las motherboards tienen
el número máximo de sockets que
el chipset permite.
Como los microprocesadores, la memoria está
hecha de pequeños chips semiconductores
y debe ser empaquetada en algo menos frágil
y pequeño para ser integrados con el resto
del sistema. Como sea, en muchos casos, los paquetes
de chips se integran en empaques muy grandes,
es por eso que existen muchos tipos diferentes
de empaques de memoria de las diferentes PCs del
mundo y puede ser difícil saber qué
tipos se necesitan o usará una PC. Los
módulos de memoria que tenemos son:
-
A) SIMMs de 30 pines
-
B) SIMMs de 72 pines
-
C) DIMMs de 168 pines
La gran mayoría de las PCs usan el estándar
o tipo genérico de SIMMs- /DIMs.
A) SIMMs de 30 contactos:
Veamos el ejemplo de una CPU que brinda soporte
para 32 bits de datos. Si la motherboard tiene
conectores para SIMMs de 30 contactos, cada uno
de los cuales proporciona 8 bits de datos, se
necesitarán 4 SIMMs de 30 contactos para
obtener 32 bits. (Esta es una configuración
común en los sistemas que utilizan SIMs
de 30 contactos.) En un sistema de esta clase,
la configuración de la memoria tipicamente
se divide entre dos bancos de memoria: el banco
cero y el banco uno. Cada banco de memoria consiste
en cuatro conectores de SIMMs de 30 contactos.
La CPU se dirige a un banco de memoria a la vez.
En la mayoría de las computadoras, el
combinar SIMMs de diversas capacidades en el mismo
banco no permite que la computadora detecte con
exactitud la cantidad de memoria disponible. Esto
puede ocasionar uno de dos problemas:
-
La computadora no arrancará.
-
La computadora arrancará
pero no reconocerá, ni utilizará
parte de la memoria del banco. Por ejemplo,
si un banco tuviera tres SIMMs de 16 megabyte
y un SIMM de 4 megabyte, el sistema los reconocería
a todos como SIMMs de 4 megabyte.
B) SIMMs de 72 contactos:
El SIM de 72 contactos fue desarrollado para satisfacer
los requisitos de memoria cada vez mayores de
las computadoras de escritorio. Un SIMM de 72
bytes brinda soporte para 32 bits de datos, o
sea cuatro veces más bits de los que se
pueden obtener con un solo SIMM de 30 contactos.
Si tiene una CPU de 32 bits, se necesitará
un solo SIMM de 72 contactos por banco para proveerle
a la CPU de 32 bits. Tal como vimos anteriormente,
esa misma CPU requeriría de cuatro SIMMs
de 30 contactos por banco para obtener sus 32
bits de datos.
C) DIMMs de 168 contactos:
Los módulos de memoria DIMM, o DUAL In-Line,
se parecen bastante a la memoria del tipo SIMM.
Al igual que los SIMMs, la mayoría de los
DIMMs, se instalan verticalmente en los conectores
de expansión. La diferencia principal entre
los dos consiste en que, en un SIMM, los contactos
de cada fila se unen con los contactos correspondientes
de la otra fila para formar un solo contacto eléctrico;
en un DIMM, los contactos opuestos permanecen
eléctricamente aislados para formar dos
contactos separados. Los DIMMs se utilizan frecuentemente
en las configuraciones que brindan soporte para
un bus de memoria de 64 bits o más amplio.
En muchos casos, estas configuraciones se basan
en procesadores poderosos de 64 bits, tales como
Pentium de Intel o PowerPC de IBM. Por ejemplo,
el módulo KTM40P/8 DIMM de Kingston que
se utiliza en la computadora PowerPC 40P RICS
6000 es un DIMM de 168 contactos.
DIMM de contorno pequeño:
Es otro tipo de memoria que se usa comúnmente
en las computadoras portátiles (laptop)
y se llama Small Outline DIMM (de contorno pequeño)
o SO DIMM. Un DIMM de contorno pequeño
es como un SIMM de 72 contactos en un paquete
de dimensiones reducidas, sin embargo, existen
algunas diferencias técnicas importantes.
El DIMM de contorno pequeño y el SIMM mostrados,
tienen 72 contactos cada uno, sin embargo, es
la disposición de los contactos lo que
diferencia estos dos tipos de memoria. El DIMM
de 168 contactos brinda soporte para transferencias
de 64 bits, sin duplicar el tamaño del
SIMM de 72 contactos, el cual brinda soporte sólo
para transferencias de 32 bits. El SO DIMM también
brinda soporte para transferencias de 32 bits
y fué diseñado para su uso en las
computadoras portátiles.
SO DIMM:
La Small Outline Dual In-line Memory Module es
una version mejorada del DIMM estándar.
El SO DIMM (de contorno pequeño) tiene
aproximadamente la mitad de la longitud de un
SIMM típico de 72 contactos.
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RDRAM
(Rambus DRAM)
La tecnología RDRAM de Rambus, ofrece un
diseño de interface chip a chip de sistema,
que permite un paso de datos hasta 10 veces más
rápido que la DRAM estándar, a través
de un bus simplificado. Rambus utiliza la tecnología
exclusiva RSL (Rambus Signaling Logic). Se presenta
en dos modalidades: RDRAM y RDRAM concurrente. A
finales de 1996, Rambus llegó a un acuerdo
con Intel para que sean compatibles con la memoria
Rambus a partir de 1999.
SOJ (Small Outline J-lead)
Una forma común de paquete DRAM para el montaje
superficial. Se trata de un paquete rectangular
con conductores en forma de J, dispuestos por los
dos lados del dispositivo.
TSOP (Thin Small Outline
Package)
Un tipo de paquete de DRAM que utiliza contactos
en forma de “gaviota” en los dos lados.
La DRAM TSOP se instala directamente en la superficie
de la placa de circuito impreso. La ventaja del
paquete TSOP consiste en que tiene un tercio del
grosor de un paquete SOJ. Los componentes TSOJ se
utilizan comúnmente en los SO DIMM (de contorno
pequeño) y en las aplicaciones de memoria
en tarjetas de crédito.
SDRAM
La SDRAM sincrónica es una nueva tecnología
de DRAM que utiliza un reloj para sincronizar la
entrada y la salida de señales en un chip
de memoria. El reloj está coordinado con
el reloj de la CPU, para que la temporización
de los chips de la memoria y de la CPU estén
sincronizados. La DRAM sincrónica ahorra
tiempo al ejecutar los comandos y al transmitir
los datos, aumentando de esta manera el rendimiento
total del ordenador. La SDRAM permite que la CPU
acceda a una velocidad 25% superior a la de la memoria
EDO.
DDR o SDRAM II
Double Data Rate SDRAM es la próxima generación
de la SDRAM. La DDR se basa en el diseño
de la SDRAM, con mejoras que suponen un aumento
de la velocidad de transferencia. Como resultado
de esta innovación, la DDR permite la lectura
de datos tanto en la fase alta como baja del ciclo
de reloj, con lo que se obtiene el doble de ancho
de banda que con la SDRAM estándar. La DDR
duplica la velocidad respecto a la tecnología
SDRAM sin aumentar la frecuencia del reloj.
SLDRAM (Synclink)
La SLDRAM es una DRAM fruto de un desarrollo conjunto
y, en cuanto a la velocidad puede representar la
competencia más cercana de Rambus. Su desarrollo
se coordina a través de un consorcio de 12
compañías desarrolladoras de sistemas
y fabricantes de DRAM. La SLDRAM es una extensión
más rápida y mejorada de la arquitectura
SDRAM que amplía el actual diseño
de 4 bancos a 16 bancos.
DIP (Dual In-line Package)
Un formato para paquetes de componentes DRAM. Los
DIPs se pueden instalar en receptáculos o
se pueden soldar en forma permanente en agujeros
que se perforan en la superficie de la placa de
circuito impreso. El paquete DIP era extremadamente
popular cuando era común instalar la memoria
directamente en la placa matriz del ordenador
EDO
La memoria EDO (Extended Data Out) forma parte de
una serie de recientes innovaciones en la tecnología
de chips de DRAM. En los sistemas de ordenadores
diseñados por esta tecnología, la
memoria EDO permite que la CPU obtenga acceso a
la memoria a una velocidad de 10 a 15% más
rápida que los chips de modalidad de paginación
rápida. Los ordenadores que han sido diseñados
para aprovechar las ventajas de velocidad de EDO
incluyen los que incorporan el chip Triton de Intel.
EOS (ECC on SIMM)
Una tecnología de verificación de
integridad de datos diseñada por IBM, la
cual incorpora la verificación de datos ECC
en un SIMM.
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ECC (Error
Correction Code)
Un método electrónico para verificar
la integridad de los datos en DRAM. ECC es un método
de detección de errores más avanzado
que el de la paridad; puede detectar errores de
múltiples bits y puede localizar y corregir
errores de un solo bit. ECC normalmente utiliza
tres bits adicionales por byte de datos (en comparación
con el bit adicional que se usa con el método
de paridad). |
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El BIOS (Basic
Input Output System, sistema de entrada/salida básico)
es una memoria ROM, EPROM o FLASH-Ram la cual contiene
las rutinas de más bajo nivel que hace posible
que la computadora pueda arrancar, controlando el
teclado, el disco, etc. además de pasar el
control al sistema operativo.
El BIOS se apoya en otra memoria, la CMOS (se
llama así porque suele estar hecha de esta
tecnología), que almacena todos los datos
de la configuración de la computadora,
como pueden ser los discos duros que tenemos instalados,
número de cabezas, cilindros, número
y tipo de floppy, la fecha, hora, etc, así
como otros parámetros necesarios para el
correcto funcionamiento de nuestra computadora.
Esta memoria se alimenta constantemente con una
batería, de modo que, aunque apaguemos
nuestra computadora, no se perderán todos
esos datos que la máquina necesita para
funcionar. Antiguamente las computadoras traían
una pila corriente soldada, lo que dificultaba
muchísimo el cambio, además de otros
problemas como que la batería tuviera pérdidas
y se sulfataran ésta y la motherboard.
Las motherboard actuales, ya no utilizan la pila
o batería, ahora se usan de Niquel Cadmium
porque se recargan con la misma energía
de la fuente de poder. Otra opción es la
llamada Dallas Nov-RAM. En este último
caso se coloca una pila de lithium con duración
de 10 años.
Una de las tareas del BIOS es realizar las pruebas
del equipo (POST) con las cuales cuenta el sistema
en el arranque y la autorregulación de
las mismas (Plug and Play). En la actualidad ya
existe la actualización del BIOS mediante
circuitos que pueden ser reprogramados. Además
el BIOS contiene el programa de configuración,
es decir, los menúes y pantallas que aparecen
cuando accedemos a los parámetros del sistema,
pulsando una secuencia de teclas durante el proceso
de inicialización de la máquina.
Actualmente la interface es mucho más amigable
(los BIOS marca AMI, se gestionan con ventanas
y con el ratón) y dan muchas facilidades,
como la auto-detección de discos duros.
ROM BIOS es una abreviatura de Read Only Memory
Basic Input Output System (memoria de sólo
lectura, sistema básico de entrada/salida).
La tarea del ROM BIOS es encargarse de las necesidades
inmediatas del hardware y aislar a todos los demás
programas de los detalles sobre la manera en que
funciona el hardware.
Fundamentalmente, el BIOS es un circuito integrado
donde se almacenan las rutinas básicas
para el desempeño de la computadora. Los
programas almacenados en ese circuito son llamados
por casi todos los periféricos y programas
que ejecuta la computadora, por lo cual se llama
BIOS (sistema básico de entrada y salida).
Inicialmente fueron puestos en ROM para evitar
que se alteraran, pero ahora se ha encontrado
la ventaja de “copiar” estos programas
en RAM para ser modificados y actualizados según
las necesidades del equipo. No por ello, dejan
de estar en ROM, lo cual hace posible que la computadora,
al encenderse, ejecute siempre los mismos procedimientos.
Otras de las tareas del BIOS son realizar las
pruebas de equipo (POST) con las cuales cuenta
el sistema en el arranque y la autorregulación
de las mismas (Plug and Play). En la actualidad
ya existe la actualización del BIOS mediante
circuitos que pueden ser reprogramados.
De más está decir que este tema
no termina aquí y que continuaremos con
él en futuras ediciones, pero para que
Ud. sepa con qué herramientas cuenta para
adquirir mayores conocimientos en el area de las
computadoras, detallamos el contenido de los otros
libros electrónicos preparados por la empresa
Krismar Computación.
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Sobre
un trabajo de Jonás Heriberto Mejía
Robles |
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