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Placa Base Índice 1 Deﬁnición de placa base................................................................................................................3 2 Función de la placa base................................................................................................................3 3 Tipos de placa base........................................................................................................................4 3.1 Según su formato...................................................................................................................4 3.1.1 XT...................................................................................................................................4 3.1.2 AT...................................................................................................................................4 3.1.3 ATX.................................................................................................................................5 3.1.4 WTX................................................................................................................................5 3.1.5 Diseños propietarios......................................................................................................6 3.2 Según el modelo del zócalo del procesador...........................................................................6 3.3 Según el modelo de chipset...................................................................................................7 4 Componentes de la placa base......................................................................................................7 4.1 Chipset...................................................................................................................................7 4.2 Zócalos.................................................................................................................................10 4.2.1 Para memorias.............................................................................................................10 4.2.2 Para procesador...........................................................................................................12 4.3 Buses de expansión..............................................................................................................13 4.3.1 Concepto y funciones...................................................................................................13 4.4 Controladores......................................................................................................................16 4.4.1 Controladores y conectores internos. Funciones y caracterís cas...............................16 4.4.2 Controladores y conectores externos. Funciones y caracterís cas..............................17 5 BIOS (chip)...................................................................................................................................17 5.1 Funciones.............................................................................................................................18 5.2 Tipos de BIOS.......................................................................................................................18 5.3 CMOS...................................................................................................................................25 1 Placa Base 6 Baterías........................................................................................................................................26 6.1 TIPOS....................................................................................................................................26 2 Placa Base 1 Deﬁnición de placa base La placa base es una gran tarjeta de circuito impreso que cons tuye el esqueleto de nuestro ordenador. En sus ranuras van ﬁjados todos los demás componentes y su calidad inﬂuirá sustancialmente en la velocidad y en las posibilidades del equipo. Su aspecto es el siguiente: 2 Función de la placa base La función de la placa base es albergar el zócalo para insertar el microprocesador, los circuitos electrónicos de soporte, las ranuras para conectar parte o toda la RAM del sistema, la ROM y las ranuras especiales (o zócalos) que permitan la conexión de tarjetas – adaptadoras adicionales. Estas tarjetas suelen realizar funciones de control de periféricos tales como monitores, impresoras, unidades de disco, etcétera. En la placa base también se incluye el denominado chipset o conjunto de circuitos integrados que son los encargados de poner en comunicación el procesador con otros elementos del ordenador. Dicha placa base, por tanto, nos sirve para mantener conectados y comunicados entre sí todos los componentes hardware que la integran. 3 Placa Base 3 Tipos de placa base Es posible realizar diferentes clasiﬁcaciones de las placas base, las más habituales son: según su formato, según el po de zócalo de procesador, o según el modelo de chipset que u lice. 3.1 Según su formato Las placas base existen en diferentes formatos y con diversos conectores para periféricos. Para reducir costes permi endo la intercambiabilidad entre placas base, los fabricantes han ido creando varios estándares que agrupan recomendaciones sobre su tamaño y la disposición de los elementos sobre ellas. El hecho de que una placa pertenezca a una u otra categoría no ene nada que ver, al menos en teoría, con sus prestaciones ni con su calidad. Las más signiﬁca vas se indican a con nuación. 3.1.1 XT Extended Technology, tecnología extendida. Fue creada por IBM en el año 1983 para su primer ordenador personal. 3.1.2 AT Advanced Technology, tecnología avanzada. Es un formato de placa base introducido en el año 1984 en los IBM AT y sus clónicos de sobremesa. Del estándar AT surgió una variante llamada Baby AT. BABY-AT Fue el estándar absoluto durante años. Deﬁne una placa con unas posiciones determinadas para el conector del teclado, los slots de expansión y los oriﬁcios de anclaje a la caja. Estas placas son las picas de los ordenadores clónicos desde el 286 hasta los primeros Pen um. 4 Placa Base 3.1.3 ATX Actualmente son las más u lizadas. Se prevee que sean las únicas en el mercado. Se supone que enen una mejor ven lación y menos maraña de cables que las Baby-AT, debido a la colocación de los conectores. Para ello, el microprocesador suele colocarse cerca del ven lador de la fuente de alimentación y los conectores para discos cerca de los extremos de la placa. La diferencia a primera vista con las AT se encuentra en que cuenta con varios conectores y suelen ir agrupados, como los conectores miniDIM para el teclado y el ratón, los conectores USB, el conector RJ45, etc. Además, reciben la electricidad mediante un conector formado por una sola pieza llamado P1. Del estándar ATX surgieron varias variantes llamadas microATX, miniATX, ﬂexATX, extended ATX y SSI CEB diferenciándose en su tamaño más o menos reducido. 3.1.4 WTX Es un formato diseñado por Intel en el año 1998 para estaciones de trabajo y servidores. Es un formato de gama alta para soportar varios procesadores y múl ples discos duros. Es apoyado por mul tud de fabricantes importantes de ordenadores y placas base como HP, IBM, Asus. Estas placas base enen dos conectores para fuentes de alimentación y el diseño permite una mejor refrigeración. 5 Placa Base 3.1.5 Diseños propietarios Pese a la existencia de estos estándares, los grandes fabricantes de ordenadores como Dell, suelen ofrecer al mercado placas de tamaños y formas peculiares, normalmente porque otros no se adaptan a sus necesidades, aunque puede ser por otros mo vos. De todas formas, hasta los grandes de la informá ca usan cada vez menos estas placas a medida, sobre todo desde la llegada de las placas ATX. 3.2 Según el modelo del zócalo del procesador El zócalo es el lugar donde se inserta el procesador del ordenador. Durante más de diez años consis a en un rectángulo o cuadrado donde el micro, una pas lla de plás co negro con pa tas, se introducía con mayor o menor facilidad. La aparición de los Pen um II cambió un poco este panorama, introduciendo los conectores en forma de ranura slot, pero ahora se ha retornado a los zócalos an guos. 6 Placa Base 3.3 Según el modelo de chipset El chipset es el circuito integrado que marca las caracterís cas de la placa base. Los más usados son Intel, AMD, VIA... 4 Componentes de la placa base La placa base es la placa de mayor tamaño del ordenador. En ella se instalan los componentes básicos que lo integran, como el microprocesador, la memoria RAM, la memoria caché, las ranuras de expansión, las controladoras, la interfaz del teclado, la BIOS, etc. En la siguiente imagen se muestra una placa base con sus componentes, que se verán a con nuación. 4.1 Chipset El chipset es el conjunto (set) de chips que se encarga de controlar determinadas funciones del ordenador, como la forma en que interacciona el microprocesador con la memoria o la caché, o el control de puertos, slot de expansión, etc. De hecho, podemos hacer una clasiﬁcación de las placas base según su modelo de chipset. An guamente, estas funciones eran rela vamente sencillas de realizar, por lo que el chipset era el úl mo elemento al que se le concedía importancia a la hora de adquirir una placa base, nadie se molestaba en informarse sobre la naturaleza del mismo. Sin embargo, la llegada de los micros más complejos, como los Pen um o los K6, o los de hoy en día, I9 o A12, además de nuevas tecnologías en memorias y caché, ha hecho que cobraran protagonismo. 7 Placa Base En las placas base an guas el chipset se dividía en dos chips llamados Northbridge (puente norte) y Southbridge (puente sur) como se muestra en la ﬁgura: Northbridge: También llamado puente norte es el circuito integrado más importante de todos los chips que componen el corazón de la placa base. Se le asignó este nombre por estar en la parte superior de las placas ATX. Es el encargado de controlar los componentes de alta velocidad tales como la salida y entrada al microprocesador, la memoria RAM, las ranuras de expansión AGP y PCI-Express, la tarjeta gráﬁca para las placas base con vídeo integrado y el Soutbridge. Soutbridge: También llamado puente sur o I/O Controller Hub (Concentrador de Controladores de E/S), es el circuito integrado encargado de coordinar los diferentes disposi vos de entrada y salida y las funcionalidades de baja velocidad de la placa base. El Southbridge no se comunica directamente con la UCP, sino que lo hace a través del Northbridge. 8 Placa Base An guamente el Northbridge lo integraban tres controladores principales: el de la memoria RAM, el del puerto AGP o PCI-Express y el del bus PCI. En la actualidad el controlador PCI está en el Southbridge e incluso en los úl mos modelos este está integrado en el procesador, es el caso de los Athlon 64 o los Intel I7, como se muestra en la ﬁgura: En esta estructura se aprecia que desaparece el puente norte y sólo está el procesador que se encarga de controlar la memoria RAM (suelen tener dos canales) y los gráﬁcos con sus respec vas conexiones. El DMI (Direct Media Interface) es un bus de alta velocidad que se encarga de unir el procesador con el chipset que actúa de Hub, encargado de controlar e interconectar todas las interfaces. El chipset, por tanto, hoy en día lleva el control de mul tud de puertos como son:  PCIE: controlador de los slots de expansión de diferentes canales y generaciones.  Optane Memory: interfaz de alta velocidad para discos SSD de hasta cuatro o cinco veces más rápida que los anteriores.  Thunderbold: controlador de alta velocidad para disposi vos externos (hasta 40 GB).  SPI: bus de comunicación entre circuitos integrados.  LPC: bus de conexión de disposi vos de baja velocidad. 9 Placa Base  HD Audio: controlador de audio de alta deﬁnición.  LAN: controlador de red local.  SATA: controlador de interfaz SATA.  USB: controlador de interfaz USB. Y alguno más. Algunas de las caracterís cas del chipset que se deben tener en cuenta a la hora de comprar una placa base son: la velocidad del bus, el soporte para el controlador del disco en placa EIDE, SCSI, SATA o SAS y sus caracterís cas como velocidades, los pos de memoria soportados (DDR, DDR2, DDR3, DDR4), el tamaño máximo de los módulos de memoria, el área máxima de memoria cacheable, el po de UCP soportado (Intel I3, I5, I7, I9, AMD A6, A8, A10, A12, …), el número de CPU soportadas (simple, dual, cuádruple), la posibilidad de jugar con las frecuencias de la UCP y hacer overclocking, las caracterís cas Plug & Play, la incorporación de gráﬁca integrada en la UCP. El modelo de chipset depende de la familia de procesador que u licemos, es decir, dependiendo del procesador que elijamos, tendremos que elegir su correspondiente placa base con su correspondiente chipset. 4.2 Zócalos Los zócalos son las ranuras o los espacios en la placa base donde se insertan diferentes componentes, como los zócalos de memoria o del microprocesador. 4.2.1 Para memorias Son los conectores de la memoria principal del ordenador o RAM. An guamente, los chips de RAM se colocaban uno a uno sobre la placa base, lo que no era una buena idea debido al número de chips que podía llegar a ser necesario y a la delicadeza de los mismos. Por ello se agruparon varios chips de memoria soldados a una pequeña placa, dando lugar a lo que se 10 Placa Base conoce como módulo. Estos módulos han ido variando en tamaño, capacidad y forma de conectarse. Al principio se conectaban a la placa mediante unas pa llas muy delicadas, que eran los módulos SIP, posteriormente, hacia la época del 386, aparecieron los SIMM pasando a los DIMM y, posteriormente, a los RIMM. Los módulos SIMM (Single Inline Memory Module) estos módulos pueden ser de 30 o 72 contactos. Los de 30 se u lizaron en ordenadores con procesador 386 y 486 y más tarde aparecieron los de 72 contactos, más grandes y con capacidad de integrar más chips de memoria. Los módulos de 30 contactos debían instalarse de cuatro en cuatro, mientras que los de 72 debían ser instalados a pares. Los módulos DIMM (Dual Inline Memory Module) son la evolución de los SIMM, son más grandes y más rápidos. Es el más cómodo de todos ya que puede instalarse de manera individual, no siendo necesario hacer coincidir marcas y modelos sobre la misma placa base. Dentro de estos se destacan cinco pos, SDRAM, DDR, DDR2, DDR3 y DDR4. El tamaño es el mismo, pero se diferencian en el número de conectores y en el voltaje necesario para su funcionamiento. Los módulos RIMM (Rambus Inline Memory Module) se u lizaban para montar memoria de po RAMBUS que hoy día está obsoleta. Este po de memoria exigía a los fabricantes el pago de royal es en concepto de uso, razón por la cual, salvo Intel, el resto de las empresas del sector se decantaron por la u lización de otras memorias. Doble canal es la tecnología mediante la cual nos permite incrementar el rendimiento, accediendo simultáneamente a dos módulos de memoria, de manera que en lugar de hacer transferencias de bloques de 64 bits se realizan de 128 bits. Para lograr dicho efecto, el chipset ene que tener implementado un segundo controlador de memoria en el puente norte, además, se debe tener dos módulos de memoria de la misma capacidad, velocidad y po. Su efecto se nota sobre todo cuando se trabaja con controladoras de vídeo integradas a la placa base ya que estas, al no contar con memoria propia, usan la RAM del sistema de manera que puede acceder simultáneamente a un módulo mientras el sistema accede al otro gracias al doble canal. Tricanal. Es la tecnología que nos permite acceder simultáneamente a tres módulos de memoria. Para lograr dicho efecto el chipset ene que tener implementado un tercer controlador de memoria en el puente norte, además se debe tener tres módulos de memoria de la misma capacidad, velocidad y po. 11 Placa Base 4.2.2 Para procesador Cada generación de procesadores ene sus zócalos, que son las ranuras en las cuales se inserta el procesador en la placa base. Cada una es compa ble solamente con los de la misma familia. Esta es más bien una estrategia de mercado de los grandes fabricantes, para forzar la actualización de las placas base, y úl mamente, como un factor más de competencia entre ellos. En este sen do, los compe dores de Intel fabricaron generaciones nuevas de procesadores capaces de funcionar en zócalos de la generación anterior. Por ejemplo, el AMD K6-2 se puede instalar en el zócalo del Pen um, siendo el desempeño del clon muy superior a este. Hoy en día cada empresa fabrica sus propios zócalos. Es posible hacer clasiﬁcaciones de estos zócalos según la forma de insertar el procesador en ellos y la forma de sus conectores. Algunos ejemplos son los siguientes: PGA. Son el modelo clásico, usado en el 386 y muchos 486; consiste en un cuadrado de conectores en forma de agujero donde se insertan las pa tas del chip por presión. Según el chip ene más o menos agujeritos. Se clasiﬁca como de po LIF (Low Inser on Force). ZIF. (Zero Inser on Force). Eléctricamente es como un PGA, aunque gracias a un sistema mecánico permite introducir el micro sin necesidad de fuerza alguna, con lo que el peligro de estropear el chip por romper una pa ta desaparece. Dicho zócalo apareció en la época del 486 y sus dis ntas versiones eran iden ﬁcadas con la palabra Socket seguida de un número del 1 al 8, iden ﬁcando cada uno de ellos. Más tarde se empezaron a nombrar los zócalos de los procesadores por el número de pines que tenían. Iban acompañados de la palabra socket seguida del número de pines. Slot. Estos zócalos fueron iden ﬁcados a través de la palabra slot (ranura), dado que era similar a un slot de expansión. Hubo sólo tres modelos el Slot 1, Slot2 de Intel y el Slot A de AMD. LGA (Land Grid Array). También conocido como Socket T, es el po de zócalo que se u liza actualmente. En este diseño, los pines están dentro del zócalo en lugar de llevarlos el procesador. Esta medida fue introducida por Intel para evitar la rotura de pines de los procesadores, pasando esta responsabilidad a los fabricantes de placas base. La superﬁcie de los procesadores para estos zócalos es plana y con puntos de contacto preparados para que los pines del zócalo de la placa hagan contacto. Sigue persis endo la incompa bilidad en las placas base entre Intel y AMD. Sockets actuales para procesadores Intel pueden ser el Socket 2011 o Socket R y el Socket 3647. En el caso de procesadores AMD serían Socket AM3+ y Socket TR4. 12 Placa Base 4.3 Buses de expansión Los buses de expansión o slots de expansión son el lugar donde se insertarán las tarjetas de expansión para ampliar las funcionalidades del ordenador. 4.3.1 Concepto y funciones Un bus es un canal en el que ﬂuye la información entre dos o más disposi vos, es decir, es un canal de comunicación entre dos disposi vos. Un bus en el que sólo se pueden comunicar dos disposi vos es un puerto. El ejemplo más u lizado para entender este concepto es la comparación de un bus con una autopista, la información que ﬂuye por el bus son los coches que circulan por la autopista y el ancho del bus son los carriles que ene esa autopista, cuantos más carriles (ancho) más 13 Placa Base coches (información) pueden circular al mismo empo por la autopista (bus). Teniendo en cuenta este concepto hablamos de un bus de 16 bits, de 32 bits, de 64 bits, etc... a esto se le denomina ancho de bus. La velocidad del bus viene expresada en MHz y nos encontramos con buses de 33 MHz, de 66 MHz, etc. El ancho de banda de un bus es la can dad máxima de información que puede ﬂuir por él en una unidad de empo determinada (en el ejemplo u lizado, el ancho de banda es la can dad máxima de coches que pueden circular por la autopista en un empo determinado, que depende del número de carriles de la autopista y de la velocidad máxima a la que pueden circular los mismos por cada carril). Se expresa en bytes por segundo, así, por ejemplo, un bus de 32 bits y con una velocidad máxima de 33,33 MHz: Si 1 Hz = a un ciclo/s Teniendo en cuenta que: Ancho de banda = Ancho de bus x ciclos de reloj/s Ancho de banda = 32 bits x 33 333 333 ciclos/s Ancho de banda = 1 066 666 666 bits/s = 133,33 MB/s Algunos de los pos de buses que han exis do y existen en el mercado son los siguientes: Bus XT. Fue el primero en salir al mercado comercial junto con el primer PC de IBM y funcionaba a la misma velocidad que los procesadores de la época. Bus ISA. (Industrial Standard Architecture, arquitectura industrial estandarizada). Con la introducción del AT, apareció el nuevo bus de datos ISA, también se amplió el bus de direcciones. Se formaban atascos de información entre la memoria y la CPU a causa de la velocidad. Incluso se le asignaron una señal en estado de espera (wait state) a las tarjetas de expansión, el cual daba más empo a las tarjetas lentas para enviar toda la información a la memoria. MCA (Micro Channel Architecture). En sí no es ningún po de bus, más bien es un sistema de canalización en el que los datos no son enviados hacia el receptor con una simple instrucción de direccionamiento sino que es este, el receptor, quien ene que recogerlos. Para que esta tarea se lleve a cabo, se ha de informar al receptor previamente con la dirección donde están los datos a recibir y se le deja el camino (bus) libre para él para que transporte los datos libremente. 14 Placa Base Esta estructura era completamente incompa ble con las tarjetas de expansión del po ISA, concretamente, la diferencia que tenían se debía al tamaño de los conectores, más pequeños en las del po MCA que en las del po ISA. El bus MCA fue la base para desarrollar los buses PCI usados hasta la fecha. EISA (Extended Industrial Standard Architecture, ISA extendido). Este bus es, tal y como indica su nombre, una extensión del primi vo bus ISA o AT. Mantuvo la compa bilidad con las tarjetas de expansión de su antecesor ISA. Una de las ventajas que presentaba era la de ser un sistema abierto, por lo que muchas compañías contribuyeron a su desarrollo: Compaq, Epson, HP, Olive … Ni MCA ni EISA sus tuyeron a su predecesor ISA, a pesar de sus ventajas, estos encarecían el coste del PC (a menudo más del 50 %) y no ofrecían una mejora evidente en el rendimiento del sistema y, si se notaba alguna mejora, tampoco era demasiado necesaria puesto que ningún disposi vo daba el máximo de sí, ni en el bus ISA. Local Bus. Vistos los resultados de los intentos fallidos para renovar y sus tuir al bus ISA, surgió este nuevo po de bus con un concepto diferente a todos los existentes, su mayor consolidación y aprovechamiento lo tuvo en el área de las tarjetas gráﬁcas, que eran las que más desfavorecidas quedaron con los anteriores buses y velocidades. Vesa Local Bus o VLB no se arriesgó a padecer otro intento fallido como los de EISA o MCA, y no quiso sus tuir al ISA, sino que lo complementó. De esta forma, tenemos a cada sistema de bus trabajando por su cuenta y sin entorpecer el uno al otro. El VLB es una expansión homogeneizada del bus local que funcionaba a 32 bits pero podía realizar operaciones de 16 bits. PCI (Peripheral Component Interconnect). Este modelo que actualmente llevan todavía algunas placas base, ha sido el más extendido de todos, lo inventó Intel y signiﬁca interconexión de los componentes periféricos. Con la llegada de este nuevo bus automa zado en todos sus procesos, el usuario ya no se tendrá que preocupar más de controlar las direcciones de las tarjetas o de otorgar interrupciones. Integra control propio de todo lo relacionado con él. Su velocidad no depende de la de la CPU sino que está separada de ella por el controlador del bus. Este bus se adapta al reloj empleado por el microprocesador y su circuitería, por lo tanto los componentes del PCI están sincronizados con el procesador. Su gran aceptación fue en gran parte por su velocidad, así el hardware se podía adaptar a la con nua evolución y el incremento de velocidad de los procesadores. Con la evolución tecnológica los conectores PCI se han ido quedando pequeños y han empezado a evolucionar dando paso a una variante que es la PCI-Express. 15 Placa Base PCI-Express. También denominado a veces como 3GIO “tercera generación de E/S”. Es el sucesor de la tecnología PCI, pensado para sus tuirlo no sólo a él para disposi vos como módems y tarjetas de red, sino también al bus AGP (lugar de conexión para la tarjeta gráﬁca). En los slots PCI-Express las transmisiones se hacen en serie, en vez de en paralelo como en todos los anteriores. AGP (Accelerated Graphics Port). Fue creada por Intel para dar pie a la creación de un nuevo po de PC, el cual prestó especial atención a los gráﬁcos y la conec vidad. Otros zócalos que también es posible encontrar en algunas placas base son el AMR, CNR y ACR conocidos también como slots de comunicaciones. AMR (Audio Modem Riser). Se u liza para tarjetas módem o de sonido de bajo coste. Son tarjetas que requieren que la CPU realice la mayor parte de sus tareas. Fue desarrollado por Intel. CNR (Comunica on and Networiking Riser). Permite la conexión de tarjetas módem, de sonido y de red. Al igual que el AMR, requiere el uso intensivo del microprocesador. Es compa ble con el AMR. ACR (Advanced Comunica ons Riser). Se desarrolló como alterna va a los AMR. Permite módem, audio, red, DSL y redes inalámbricas. El chipset asume gran parte de su funcionalidad. 4.4 Controladores Algunos controladores de disposi vos nos los podemos encontrar integrados en la placa base como puede ser el controlador de las disqueteras, discos duros, controladora gráﬁca, de sonido o de red. Algunos de estos controladores se pueden habilitar o deshabilitar con un juego de jumpers que se encuentran en la placa base, o a través de la BIOS. 4.4.1 Controladores y conectores internos. Funciones y caracterís cas Los principales controladores son:  Floppy. Es el controlador encargado de manejar la disquetera, hoy en día en desuso. Su trabajo consiste en aceptar solicitudes (en alto nivel) de so ware, independientes del disposi vo y observar que se realizan dichas solicitudes. Dicho conector podía venir integrado o no en la placa base.  IDE (Integrated Drive Electronics, electrónica de unidades integradas). Se u liza para conectar a nuestro ordenador discos duros y grabadoras o lectores de CD/DVD y siempre ha destacado por su bajo coste y alto rendimiento, equiparable al de las 16 Placa Base unidades SCSI, que poseían un coste superior. Actualmente reciben el nombre de PATA para dis nguirle del SATA.  SCSI. Es una interfaz que permite a los ordenadores comunicarse con los disposi vos mediante una controladora. A diferencia de la interfaz IDE y sus variantes, que se diseñó para la conexión con unidades de almacenamiento, SCSI fue diseñado para conectar todo po de disposi vos, desde discos hasta escáneres, pasando por unidades de backup, CD-ROM y muchos otros. SCSI se dis ngue también por su velocidad, actualmente podemos llegar a obtener unas transferencias de 320 MB/s que, además, se realizan de forma mucho más estable que en el caso del interfaz IDE.  SATA. Esta interfaz ha sido diseñada para sobrepasar los límites de la actual interfaz Parallel ATA. La interfaz Serial ATA será totalmente compa ble con todos los sistemas opera vos actuales y, poco a poco, irá sus tuyendo a la interfaz PATA, aunque ambos sistemas convivirán durante cierto empo. Cabe destacar que las placas base actuales soportan ambos pos de interfaces.  Serial A ached SCSI o SAS. Es una interfaz serie para transferir datos, sucesora del SCSI (Small Computer System Interface) o SCSI paralelo, si bien sigue u lizando comandos SCSI para comunicarse con los disposi vos SAS. Tiene un notable aumento de la velocidad de transferencia permi endo la conexión y desconexión en caliente. Se conoce como SAS. El conector es el mismo que en la interfaz SATA y se pueden u lizar estos discos duros para aplicaciones con menos requerimientos, ahorrando costes. Por lo tanto, los discos SATA pueden ser u lizados por controladoras SAS, pero no al revés.  M.2. Es un conector muy u lizado hoy día para unidades de almacenamiento SSD. Dichos conectores podrían venir o no integrados en la placa base. 4.4.2 Controladores y conectores externos. Funciones y caracterís cas. Los ordenadores personales actuales aún conservan prác camente todos los puertos heredados desde que se diseñó el primer PC de IBM, conectores serie, paralelo, miniDIN etc..., sin embargo, poco a poco van apareciendo nuevas máquinas en las que sólo encontramos puertos USB. 5 BIOS (chip) BIOS (Basic Input Output System, sistema básico de entrada-salida) es un programa incorporado en un chip de la placa base que se encarga de realizar las funciones básicas de manejo y conﬁguración del ordenador. 17 Placa Base 5.1 Funciones Cuando encendemos el ordenador, lo primero que necesita el equipo es cargar el sistema opera vo, que puede estar almacenado en el disco duro o en otro soporte como un CD/DVD, también podemos cargarlo a través de puertos USB o a través de la red. Para poder hacer dicha labor, el ordenador ene que saber una serie de datos como son el po y la can dad de discos duros, el po y la can dad de puertos USB, el po de memoria, la fecha y la hora, etc. Pue bien, para realizar todas estar tareas está la BIOS. De todo lo anterior podemos deducir que la BIOS debe poderse modiﬁcar para alterar estos datos como, por ejemplo, añadir un disco duro o cambiar al horario de verano. Por ello, la BIOS se implementa en memorias. Deberemos poder guardar los valores cuando apaguemos el ordenador, sino tendríamos que introducir todos los datos en cada arranque, cosa que no tendría sen do. Para ello, se usan memorias especiales, que no se borran al apagar el ordenador, como las memorias de po CMOS, por lo que muchas veces el programa que modiﬁca la BIOS se suele llamar también CMOS Setup. 5.2 Tipos de BIOS Existen básicamente cuatro pos de BIOS, dependiendo de su tecnología, que a con nuación pasamos a describir:  ROM (Read Only Memory, memoria de solo lectura). En este po de BIOS el so ware viene grabado en un chip de memoria no volá l de solo lectura o ROM. Sólo se puede grabar en el momento que se fabrica el chip; la información que con ene no se puede alterar. La gran desventaja de este po de BIOS era su limitación a la hora de ampliar el equipo, teniendo que cambiar la placa base o, en las más modernas, cambiar el chip. El aspecto de este po de BIOS es el mostrado a con nuación: 18 Placa Base  EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory, ROM programable borrable) y EEPROM (Electrically Eresable Programmable Read-Only Memory, ROM programable y borrable eléctricamente). Con el ﬁn de resolver el problema de actualización, se empezaron a u lizar memorias regrabables po EPROM, las cuales se programan mediante impulsos eléctricos en un programador y su contenido se borra exponiéndolas a la luz ultravioleta. Con el empo, salieron nuevas tecnologías para la fabricación de memorias, pudiéndose emplear métodos eléctricos de borrado. Dichas ROM puede ser borradas sin necesidad de extraerlas del zócalo. Reciben el nombre de EEPROM o RMM (Read Mostly Memories, memorias casi siempre de lectura), dado que no suelen modiﬁcarse casi nunca, debido a unos empos de escritura que son signiﬁca vamente mayores que los de lectura. Dichas memorias no tuvieron éxito dado el complejo sistema de actualización.  Flash BIOS. En la actualidad se u liza un po de memoria no volá l ﬂash (Flah BIOS) que puede ser regrabada sin u lizar ningún disposi vo de borrado o grabación especial, lo que permite actualizarla muy cómodamente. Por lo general, sólo es necesario descargarse a través de internet la versión adecuada correspondiente a nuestra placa base (normalmente de la página web del fabricante de la misma) y seguir las instrucciones que acompañan al programa. Hoy día, todas las BIOS son programables e, incluso, incorporan estas u lidades de actualización en los propios menús sin necesidad de u lizar programas externos para dicha actualización. 19 Placa Base  Otros pos. Dado que la BIOS es usada constantemente en el funcionamiento normal del ordenador y la memoria RAM es de acceso más rápido que la ROM, muchos fabricantes hacen que el contenido de la ROM BIOS sea copiado a memoria RAM como parte del proceso de arranque inicial. Esto se conoce como shadowing y nos permite mejorar el rendimiento del sistema. A la copia en RAM de la BIOS se le denomina shadow BIOS. Las BIOS más modernas son las denominadas PnP BIOS o PnP-aware BIOS, preparadas para trabajar con el estándar PnP (Plug and Play). Dicha tecnología permite a un equipo iden ﬁcar cualquier disposi vo hardware que se añada y asignarle los recursos necesarios sin que existan conﬂictos con el resto. En la actualidad las BIOS incorporan todo lo descrito anteriormente, añadiendo la tecnología EFI, y se introduce también el concepto de Dual BIOS, cuyo aspecto es el siguiente: 20 Placa Base EFI (Extensible Firmware Interface) es una tecnología que representa una evolución de las tradicionales BIOS (Basic Input/Output System) que se encuentran en las computadoras. En concreto, EFI y su estándar posterior, UEFI (Uniﬁed Extensible Firmware Interface), enen como obje vo superar las limitaciones técnicas de las BIOS tradicionales, ofreciendo caracterís cas avanzadas y un entorno más moderno para la interacción entre el hardware y el sistema opera vo. Caracterís cas principales de EFI/UEFI 1. Interfaz gráﬁca y facilidad de uso: A diferencia de la BIOS clásica, que u liza una interfaz de texto básica, EFI/UEFI puede ofrecer menús gráﬁcos interac vos con soporte para mouse y teclado, facilitando la conﬁguración. 2. Soporte para discos grandes: UEFI soporta discos duros mayores a 2.2 TB gracias al uso de la tabla de par ciones GPT (GUID Par on Table), mientras que las BIOS tradicionales están limitadas a par ciones MBR (Master Boot Record). 3. Arranque más rápido: EFI permite un arranque más eﬁciente, ya que está diseñado para op mizar la inicialización del hardware y el proceso de carga del sistema opera vo. 4. Modularidad y extensibilidad: UEFI permite a los fabricantes integrar módulos personalizados y realizar actualizaciones más fácilmente. Esto incluye caracterís cas avanzadas como diagnós cos preinstalados y recuperación de ﬁrmware. 5. Mayor seguridad: Introduce caracterís cas como Secure Boot, que veriﬁca la ﬁrma digital de los sistemas opera vos y aplicaciones durante el arranque, ayudando a prevenir el uso de so ware malicioso. 6. Arquitectura independiente de la plataforma: UEFI no depende de la arquitectura x86, lo que la hace compa ble con otros sistemas, como ARM. 7. Modo heredado (Legacy BIOS): Aunque muchas placas madre modernas soportan EFI/UEFI, incluyen un modo de compa bilidad llamado "Legacy BIOS" para trabajar con sistemas y so ware an guos. 21 Placa Base ¿Cómo funciona EFI? 1. Inicialización del hardware: Al encender el equipo, UEFI detecta y conﬁgura el hardware conectado (CPU, RAM, GPU, discos, etc.). 2. Cargador de arranque: UEFI localiza un archivo especial llamado bootx64.eﬁ (o similar) en una par ción dedicada, conocida como par ción EFI. 3. Transferencia al sistema opera vo: Una vez localizado el archivo de arranque, lo ejecuta para ceder el control al sistema opera vo. Ventajas sobre BIOS tradicionales Velocidad y eﬁciencia: Menor empo de inicialización y carga del sistema. Soporte avanzado: Mejor manejo de hardware moderno. Seguridad: Implementación de medidas avanzadas como Secure Boot. En resumen, EFI/UEFI es una solución más moderna, ﬂexible y segura que ha reemplazado paula namente a las BIOS clásicas, adaptándose a los requerimientos de los equipos y sistemas opera vos actuales. En los sistemas actuales, la mayoría de las placas base modernas u lizan UEFI como el ﬁrmware principal, pero muchas de ellas conservan un modo de compa bilidad llamado Legacy Mode o Modo Heredado, que emula el comportamiento de la BIOS tradicional. Este enfoque permite que el hardware sea compa ble con sistemas opera vos y so ware más an guos que no soportan UEFI. Escenarios comunes: 1. UEFI puro (sin modo heredado): Algunos equipos modernos, especialmente laptops y sistemas diseñados para Windows 11 o distribuciones recientes de Linux, ya no incluyen el modo heredado. Esto se debe a que estos sistemas opera vos están diseñados especíﬁcamente para aprovechar las capacidades avanzadas de UEFI, como el arranque seguro (Secure Boot). Ejemplo: Disposi vos con procesadores recientes y conﬁguraciones que exigen par ciones GPT. 22 Placa Base 2. UEFI con Legacy Mode (modo dual): Muchas placas base, especialmente en PCs de escritorio, todavía ofrecen la opción de ac var el modo heredado. Esto es ú l si necesitas instalar un sistema opera vo an guo o u lizar hardware/so ware que dependa de la BIOS tradicional. Conﬁguración pica: Puedes alternar entre UEFI y Legacy Mode en el menú del ﬁrmware. Esto es especialmente prác co en entornos mixtos donde conviven sistemas modernos y an guos. 3. BIOS tradicional sin UEFI: Prác camente obsoleto en hardware nuevo. Solo encontrarás BIOS tradicionales en sistemas muy an guos o especíﬁcos, como equipos industriales o disposi vos embebidos. ¿Por qué no eliminar completamente el modo heredado? Compa bilidad con so ware an guo: Algunos sistemas opera vos como Windows 7 (sin parches especiales) o distribuciones Linux an guas no son compa bles con UEFI. Compa bilidad con hardware an guo: Tarjetas de expansión o periféricos que requieren el arranque en modo BIOS. Tendencias futuras El modo heredado está siendo eliminado gradualmente: Intel dejó de soportar el modo BIOS heredado en sus procesadores a par r de 2020. La compa bilidad con Secure Boot y discos GPT ha hecho que UEFI sea el estándar preferido para nuevos sistemas. En resumen, la mayoría de los sistemas actuales soportan UEFI como estándar principal, pero muchos aún incluyen el modo heredado por razones de compa bilidad. Sin embargo, estamos transitando hacia un futuro donde UEFI será el único estándar, eliminando la necesidad de mantener compa bilidad con la BIOS tradicional. UEFI y Dual BIOS son conceptos completamente diferentes, aunque ambos se relacionan con el ﬁrmware y el arranque de los sistemas. 23 Placa Base UEFI (Uniﬁed Extensible Firmware Interface) Qué es: UEFI es un reemplazo moderno para la BIOS tradicional. Proporciona un entorno avanzado para la interacción entre el hardware y el sistema opera vo. Propósito: Mejorar el rendimiento, la seguridad y la compa bilidad con hardware y so ware moderno. Caracterís cas clave: Soporte para par ciones GPT. Interfaz gráﬁca y uso del mouse. Arranque seguro (Secure Boot). Mayor ﬂexibilidad y extensibilidad que las BIOS tradicionales. Dual BIOS Qué es: Dual BIOS es una tecnología que implementan algunos fabricantes de placas base (como Gigabyte) para ofrecer redundancia y protección en caso de fallos en el ﬁrmware. Propósito: Garan zar la estabilidad del sistema y permi r la recuperación en caso de que el ﬁrmware principal (BIOS/UEFI) se corrompa. Cómo funciona: La placa base incluye dos chips de ﬁrmware: 1. BIOS/UEFI principal: Es el que se usa durante el arranque y operación normal del sistema. 2. BIOS/UEFI de respaldo: Permanece intacto y solo se u liza si el principal falla o se corrompe (por ejemplo, durante una actualización mal realizada). Si algo sale mal, el sistema cambia automá camente al chip de respaldo y permite restaurar el ﬁrmware principal. 24 Placa Base Diferencias principales Caracterís ca UEFI Dual BIOS Modernizar el ﬁrmware y mejorar el Proporcionar redundancia para proteger Propósito soporte de hardware/so ware. contra fallos. Nivel de Es una caracterís ca añadida por algunos Es un estándar de ﬁrmware. implementación fabricantes. Funcionalidades avanzadas y Enfoque Seguridad y recuperación ante fallos. op mización. Está relacionado con la interfaz del Es una tecnología para preservar la Relación sistema y el arranque. integridad del ﬁrmware, ya sea BIOS o UEFI. Resumen UEFI es una tecnología moderna de ﬁrmware. Dual BIOS es una caracterís ca de hardware diseñada para proteger la integridad del ﬁrmware, ya sea que use BIOS tradicional o UEFI. Ambos pueden coexis r en una placa base moderna. Por ejemplo, una placa Gigabyte puede usar UEFI como ﬁrmware principal y tener Dual BIOS para proteger ese ﬁrmware. Es especíﬁca de ciertas marcas (como Gigabyte) y puede tener dos chips BIOS sicamente separados (generalmente están cerca uno del otro y marcados como "Main BIOS" y "Backup BIOS"). 5.3 CMOS El CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor, semiconductor complementario de óxido metálico) es un componente que está relacionado directamente con la BIOS. Se trata de una pequeña porción de RAM que almacena los valores y ajustes de la BIOS: la hora, la fecha y los parámetros de los disposi vos de nuestro ordenador. El CMOS, al ser memoria RAM, ene que estar alimentado por electricidad para no perder la información. Dicha corriente se la proporciona, cuando el ordenador está apagado, la batería recargable que lleva la placa base y que dura bastantes años. 25 Placa Base 6 Baterías Como ya se ha dicho, la pila del ordenador, o más correctamente el acumulador, se encarga de conservar los parámetros de la BIOS cuando el ordenador está apagado. Sin ella, cada vez que encendiéramos el ordenador tendríamos que introducir las caracterís cas del disco duro, del chipset, la fecha y la hora, etc. Se trata de un acumulador, pues se recarga cuando el ordenador está encendido. Sin embargo, con el paso de los años pierde poco a poco esta capacidad (como todas las baterías recargables) y llega un momento en que hay que cambiarla. Esto ocurre al cabo de 2 a 6 años después de la compra del ordenador, puede intuirse observando la hora del ordenador, si se retrasa más de lo normal, signiﬁca que la pila está casi sin carga. 6.1 TIPOS Existen dos pos de pilas: Cilíndricas. Este po de batería solía ser de metal hidruro, raramente eran de li o e iban soldadas a unas pas llas que tenía la batería base, por tanto para su cambio se tenían que desoldar las pa llas. De botón. Estas baterías son de li o y fáciles de sus tuir cuando se agotan, simplemente hay que aﬂojar unas pestañas que llevan a ambos lados y se extrae la pila hacia arriba. Son las que se u lizan actualmente. 26

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