Tarjeta Madre: Componentes y Función

• Las tarjetas madre son el circuito impreso principal de una computadora.
• Permiten la interconexión entre el procesador, la memoria RAM, el almacenamiento y los periféricos.
• Definen la compatibilidad del sistema y son cruciales para su rendimiento y estabilidad.

Componentes Principales de una Tarjeta Madre

• El "Socket" del procesador (CPU) es el conector donde se instala la CPU.
• El "Socket" del procesador varía según la marca y modelo del procesador.
• Intel usa LGA, mientras que AMD usa AM4, AM5, etc.
• El "Chipset" controla la comunicación entre la CPU y los demás componentes.
• El "Chipset" se divide en Puente Norte (memoria/gráficos) y Puente Sur (almacenamiento/periféricos) en arquitecturas antiguas.
• Las CPU modernas asumen parte del rol del Puente Norte.
• Las ranuras de Memoria RAM determinan el tipo de memoria admitida (DDR3, DDR4, DDR5).
• Las ranuras RAM pueden estar en configuración single-channel, dual-channel o quad-channel.
• Las ranuras de expansión "PCIe" permiten conectar tarjetas gráficas, de sonido, SSD NVMe, etc.
• Las versiones más recientes de las ranuras de expansión son PCIe 4.0 y PCIe 5.0.
• Conectores de Almacenamiento comunes son SATA (HDD y SSD convencionales), M.2 (SSD NVMe de alta velocidad) y U.2 (menos común, usado en servidores).
• Puertos de Entrada y Salida (I/O Panel) comunes son USB (2.0, 3.0, 3.1, 3.2, USB-C), HDMI, DisplayPort, VGA, conectores de audio y red.
• El "VRM" ("Voltage Regulator Module") regula la energía que recibe la CPU.
• Cuantas más "fases" tenga el VRM, mejor será la estabilidad energética.
• El principal circuito del "Chipset" es un conjunto de circuitos integrados que administra el flujo de datos entre la CPU, la memoria, el almacenamiento y los periféricos.

Tipos de Chipsets

• Para Intel, la Serie Z (Z690, Z790) es de alta gama (con "overclocking" disponible).
• Para Intel, la Serie H (H670, H770) es de gama media (sin "overclocking", menos carriles PCIe).
• Para Intel, la Serie B (B660, B760) son de gama de entrada.
• Para AMD, la X670/X670E es de alta gama (con "overclocking", PCIe 5.0).
• Para AMD, la B650/B650E es de gama media.
• Para AMD, la A620 es de gama baja.
• El "Chipset" moderno puede incluir conectividad integrada como Wi-Fi, Bluetooth, sonido y controladores de red.

BIOS y UEFI

• La BIOS ("Basic Input/Output System") es el firmware que se ejecuta al encender la computadora, inicializando los componentes y permitiendo la carga del sistema operativo.
• La función "POST (Power-On Self Test)" de la BIOS verifica que los componentes funcionen correctamente.
• La BIOS determina cómo interactúan los dispositivos.
• La BIOS controla opciones como voltajes y velocidad del ventilador.
• La BIOS define el orden del dispositivo de inicio.
• Parámetros claves de la BIOS:
• Configuración de la CPU: Voltaje y frecuencia del procesador.
• Ajustes de memoria: Latencias y frecuencias de la RAM.
• Secuencia de arranque: Orden de dispositivos (SSD, USB, DVD)
• Control del ventilador: Velocidad de los ventiladores.
• Virtualización.
• AMI (American Megatrends Inc.), Phoenix Technologies, Award BIOS, Insyde Software son fabricantes de BIOS.
• UEFI ("Unified Extensible Firmware Interface") ofrece muchas mejoras y es la evolución de la BIOS tradicional.

Diferencias entre BIOS y UEFI

• BIOS Tradicional: Interfaz de texto, almacenamiento máximo de 2TB (MBR), arranque más lento, no incluye "Secure Boot" y soporte de hardware moderno limitado.
• UEFI: Interfaz gráfica con soporte para mouse, soporta discos de más de 2TB (GPT), arranque más rápido, soporta "Secure Boot" (protege contra malware) y soporte ampliado de hardware moderno (PCIe NVMe, TPM 2.0).
• Funciones de UEFI:
• "Secure Boot": Previene la ejecución de software malicioso en el arranque.
• "Modo Legacy BIOS": Permite compatibilidad con sistemas antiguos.
• Mejor manejo de periféricos y hardware moderno.

Actualizaciones de BIOS/UEFI

• Actualizar la BIOS/UEFI puede mejorar la estabilidad, compatibilidad y seguridad.
• Métodos de actualización:
• A través de la BIOS misma (opción "EZ Flash" en Asus o "Q-Flash" en Gigabyte).
• Desde USB con archivos de actualización (descargar la última versión del sitio del fabricante).
• "Flashback BIOS" (en algunas placas madre avanzadas): Permite actualizar la BIOS sin necesidad de CPU o RAM instalada.

Precauciones al Actualizar

• No interrumpir el proceso de actualización, ya que puede dejar la placa inservible.
• Usar una fuente de energía estable durante la actualización.
• Asegurarse de descargar el archivo correcto para el modelo de la placa madre.

Mantenimiento

• Limpiar regularmente: Usar aire comprimido para eliminar polvo de puertos y circuitos, evitando líquidos corrosivos y productos con alcohol en exceso.
• Verificar componentes periódicamente: Revisar capacitores hinchados o quemados y asegurar que los cables y conexiones estén firmes.
• Control de temperatura: Usar buena ventilación y disipadores térmicos adecuados.
• Supervisar las temperaturas con software como HWMonitor, AIDA64 o BIOS.
• Actualizar el firmware: Mantener la BIOS/UEFI actualizada y revisar los controladores de "chipset" y otros dispositivos periféricos.

Tipos de Tarjetas Madre según su Factor de Forma

• ATX (305x244 mm): Uso en PCs de escritorio, varias ranuras de expansión.
• Micro-ATX (244x244 mm): Compacta, menos ranuras, costo reducido.
• Mini-ITX (170x170 mm): Bajo consumo de energía, ideal para equipos pequeños.
• E-ATX (305x330 mm): Diseñado para estaciones de trabajo y servidores.
• ITX y Nano-ITX: Usadas en dispositivos embebidos y mini-PCs.

Características Físicas

• Chipset: Controla la comunicación entre el procesador, la memoria RAM y otros componentes.
• VRM (Módulo Regulador de Voltaje): Regula la alimentación del procesador.
• Condensadores y MOSFET: Controlan la estabilidad del suministro eléctrico.
• Conectores de alimentación: 24 pines principal y conectores adicionales de CPU (4, 8, 12 pines).
• Zócalos DIMM: Ranuras para módulos de memoria RAM.
• Puertos de almacenamiento: SATA, M.2, NVMe para discos duros y SSDs.
• Conectores de E/S traseros: USB, HDMI, DisplayPort, audio, Ethernet.
• Ranuras de expansión: PCIe, PCI, para tarjetas gráficas, sonido o red.

Distribución de Componentes

• Procesador (CPU Socket): Ubicado cerca de las fases de alimentación y disipadores térmicos.
• Memoria RAM: Situada cerca del procesador para minimizar la latencia.
• Chipset: Situado cerca de las ranuras PCIe y los conectores de almacenamiento.
• Conectores SATA y M.2: Agrupados cerca del chipset.
• Conectores de alimentación: Colocados en los bordes para una mejor distribución de cables.
• Ranuras de expansión: En la parte inferior para tarjetas gráficas y periféricos.

Buses y Ranuras de Expansión

• ISA (Industry Standard Architecture): Obsoleto, usado en equipos antiguos.
• PCI (Peripheral Component Interconnect): Hasta 266 MB/s, reemplazado por PCIe.
• AGP (Accelerated Graphics Port): Exclusivo para tarjetas gráficas, hasta 2 GB/s.
• PCI-Express (PCIe): Estándar actual, hasta 64 GB/s (PCIe 5.0), arquitectura serial.

Zócalo de Procesador

• Intel (LGA): Pines en la tarjeta madre, Ej: LGA 1151, LGA 1200, LGA 1700, LGA 2066.
• AMD (PGA y TR4/sWRX8): Pines en el procesador, Ej: AM4, AM5, Threadripper.
• Cada generación de procesadores requiere un zócalo específico, limitando la compatibilidad.

Velocidades de transferencia

• Buses y Ranuras:
• ISA: 8-16 MB/s
• PCI 32-bit: 133 MB/s
• PCI 64-bit: 266 MB/s
• AGP 8x: 2 GB/s
• PCIe 3.0 x16: 16 GB/s
• PCIe 4.0 x16: 32 GB/s
• PCIe 5.0 x16: 64 GB/s
• Memoria RAM:
• DDR3-1600: 12.8 GB/s
• DDR4-3200: 25.6 GB/s
• DDR5-4800: 38.4 GB/s
• Almacenamiento
• SATA III: 600 MB/s
• NVMe PCIe 3.0 x4: 3.5 GB/s
• NVMe PCIe 4.0 x4: 7 GB/s
• NVMe PCIe 5.0 x4: 14 GB/s

Conclusión

• La tarjeta madre es fundamental como eje de interconexión y comunicación en una computadora.
• Su diseño y características evolucionan para ofrecer mayor rendimiento y compatibilidad con nuevas tecnologías.
• La evolución de buses, memoria y almacenamiento mejora el rendimiento general del hardware.
• La elección de una tarjeta madre adecuada es clave para la estabilidad y escalabilidad del sistema.