Componentes de la placa base (I) PDF

UD4 Componentes de la placa base (I)  Socket  Chipset y los buses internos  Slots y buses de memoria Índice  Introducción.  Socket.  Chipset y los buses internos.  Slots y buses de memoria. Componentes de la placa base (I) Introducción Introducción ...

UD4 Componentes de la placa base (I)  Socket  Chipset y los buses internos  Slots y buses de memoria Índice  Introducción.  Socket.  Chipset y los buses internos.  Slots y buses de memoria. Componentes de la placa base (I) Introducción Introducción  Vamos a analizar con más detalle los principales componentes de la placa base.  Este análisis lo vamos a dividir en varios documentos:  Componentes de la placa base (I):  Socket.  Chipset y los buses internos.  Slots y buses de memoria.  Componentes de la placa base (II):  Conectores de entrada y salida.  Ranuras y buses de expansión.  Conectores de alimentación.  Componentes de la placa base (III):  Controladores.  Cabeceras.  BIOS y memoria CMOS.  Pila. Componentes de la placa base (I) Socket Socket  El socket es el conector de la placa base en el que insertamos el microprocesador.  En los primeros PC el microprocesador venía soldado a la placa.  La aparición de una amplia gama de procesadores llevó a la creación del socket para poder conectar microprocesadores compatibles.  Han existido distintos tipos de socket. Los más importantes han sido:  PGA  ZIF  BGA  Slot  LGA Socket PGA (Pin Grid Array)  El socket tipo PGA consiste en un cuadrado de conectores donde se insertan los pines del microprocesador.  El procesador queda fijado por la propia presión de los pines contra el conector y por un tornillo lateral existente en el socket. Intel Pentium 4 Socket ZIF (Zero Insertion Force)  Se trata de una evolución del PGA.  Los pines los del microprocesador se insertan en el socket sin necesidad de ejercer presión.  Así evitamos que se puedan doblar.  El microprocesador queda fijado por una palanca lateral que bloquea internamente los pines del procesador. Es un sistema muy utilizado por AMD, como el socket AM4 (PGA 1331). Socket BGA (Ball Grid Array)  En el socket BGA, los contactos del microprocesador consisten en bolitas cobre que se sueldan directamente a la placa base.  Esto elimina cualquier posibilidad de ampliación o sustitución del microprocesador. Intel MMX Socket Slot  El socket Slot es Totalmente diferente a los anteriores.  El microprocesador es un cartucho SEC con forma de rectángulo similar a las ranuras de expansión.  Se ayuda de unas pestañas de sujeción laterales para que no se mueva.  Se utilizó con microprocesadores Intel Celeron, Pentium II y Pentium III y AMD con su slot A. Socket LGA (Land Grid Array)  Este tipo de socket sigue la filosofía ZIF para asegurar el microprocesador con una palanca lateral que bloquea los pines de contacto.  Pero, a diferencia del socket tipo ZIF, los pines se encuentran en la placa base, no en el microprocesador.  Esto evita dañar los pines del microprocesador al manipularse. Esto es una ventaja ya que el precio del microprocesador suele superar a la placa base. Es el sistema utilizado por Intel (LGA 1200, 1700, 2066,...) AMD también lo incluye en algunos de sus tipos de socket como AM5 (LGA 1718). Socket  ¿Cuántos zócalos hay en una placa base? Monoprocesador: Multiprocesador: Placa base que posee un sólo zócalo. Placa base que posee varios zócalos. Componentes de la placa base (I) Chipset y los buses internos Chipset y los buses internos  El chipset es el elemento más importante de la placa base.  El chipset es un conjunto de circuitos electrónicos integrados (chip - set) que permiten que todos los componentes del ordenador se comuniquen entre ellos.  Por tanto, van a determinar características de compatibilidad de la placa con los tipos de memoria, discos duros, slots de expansión, tipos y número de puertos, …  Algunos de los fabricantes de chipset actuales son Intel, VIA, nVidia, AMD, Maxwell, SIS e ITE. Chipset y los buses internos Hasta hace poco, estaba compuesto por dos circuitos integrados denominados:  Puente Norte.  Puente Sur. La denominación viene dada por su disposición en la placa base con factor de forma ATX. Dependiendo de la potencia del chipset, suele venir o no acompañado de un disipador, y así evitar su sobre calentamiento. Chipset y los buses internos Actualmente, las placas base tienen un chipset formado por un solo circuito integrado. ¿Por qué se pasa de estar formado por dos circuitos a estar formado por un solo circuito integrado? Para entenderlo, primero debemos conocer la función de cada circuito (puente norte y puente sur) y la evolución que han tenido los componentes informáticos. Chipset y los buses internos Puente Norte y Puente Sur  La función del Puente Norte es la de ayudar en la gestión de las comunicaciones del procesador con los componentes del ordenador que trabajar a mayor velocidad:  Memoria RAM.  Tarjeta gráfica  La función del Puente Sur es ayudar en la gestión de las comunicaciones del microprocesador con los componentes del ordenador que trabajan a menor velocidad:  Ratón y teclado.  Discos de almacenamiento.  Otras tarjetas de expansión.  Y para ello, se conectan de acuerdo al esquema de la siguiente figura: Chipset y los buses internos Puente Norte y Puente Sur Chipset y los buses internos Puente Norte y Puente Sur  De acuerdo al esquema anterior, a nivel de placa base, el Puente Norte es quien determina la compatibilidad con:  El número y tipo de procesadores soportados.  El número y tipo de módulos de memoria RAM.  El numero y tipo de tarjetas gráficas.  Del mismo modo, el Puente Sur es quien determina que tipos y número de dispositivos puedo conectar al ordenador ya que establece el número:  PCIe (ranuras de expansión, excepción la gráfica).  SATA.  M.2.  USB 2.0  USB 3.0  Firewire (IEEE 1394). Chipset y los buses internos Puente Norte y Puente Sur  Técnicamente, el Puente Norte es conocido como Memory Controller Hub (MHC) y, coloquialmente, también es denominado Northbridge.  A su vez, el Puente Sur es el Input/Output Controler Hub (ICH), también conocido como Southbridge. Chipset y los buses internos PCH – FCH  ¿Por qué se suprime uno de los circuitos integrados que forman el chipset? Si observas la imagen, donde se muestran la velocidad de cada una de las líneas de conexión, verás que la conexión entre el microprocesador y el Puente Norte es un cuello de botella. Chipset y los buses internos PCH – FCH  El primer problema se presentó con la mejora en la tecnología de las memorias RAM, que hizo que aumentara exponencialmente la velocidad de funcionamiento de las mismas.  Llegó un momento en el que la velocidad del bus de conexión entre el microprocesador y el Puente Norte no podía soportar la velocidad de funcionamiento de las memorias RAM.  La solución fue, aprovechando que la tecnología de los microprocesadores había aumentado en la misma proporción, estos podían asumir directamente la gestión de las comunicaciones con la memoria RAM. Por este motivo, el controlador de memoria pasa de estar en el Puente Norte, a estar dentro del microprocesador.  Pero, el siguiente problema lo presentó el aumento de la velocidad de las tarjetas gráficas. La solución fue la misma. El controlador gráfico pasó a estar dentro del microprocesador, ya que la potencia del mismo lo permitía. Chipset y los buses internos PCH – FCH  Al eliminar del Puente Norte sus principales funciones, ya no tiene sentido la existencia de ese circuito integrado.  Se reparten el resto de sus funciones entre en microprocesador y el Puente Sur, que también ve mejorado su rendimiento por el avance de la tecnología, y se suprime el Puente Norte.  El Puente Sur, que ahora realiza funciones adicionales a las que llevaba a cabo antes, pasa a denominarse:  Platform Controller Hub - PCH (INTEL).  Fusion controller hub – FCH (AMD). Chipset y los buses internos PCH – FCH ¿PCH o FCH? Chipset y los buses internos Buses internos  ¿Qué son los buses internos?  Los buses internos son las líneas que comunican del microprocesador con el chipset.  Estos buses también han ido evolucionando tecnológicamente al mismo tiempo que los microprocesadores y chipset.  Esta evolución ha sido distinta en la tecnología INTEL y AMD. Las dos grandes tecnologías que existen en relación a procesadores y placas base son INTEL y AMD, incompatibles entre sí. Chipset y los buses internos Buses internos - INTEL  FSB (Front Side Bus): es el bus de comunicación entre microprocesador y Puente Norte.  DMI (Direct Media Interface): es el bus que comunica el Puente Norte y el Puente Sur. Chipset y los buses internos Buses internos - INTEL  DMI (Direct Media Interface): es el bus que comunica el microprocesador y el PCH.  FDI (Flexible Display Interface): bus incluido en el caso de que la tarjeta gráfica esté incluida en el microprocesador. Su función es la de llevar la señal de video procesada hacia los puertos de video por un bus dedicado y no saturar el DMI. Nota: todos los microprocesadores actuales incluyen el controlador gráfico pero sólo algunos incluyen también el procesador gráfico (tarjeta gráfica). Chipset y los buses internos Buses internos - INTEL  QPI (Quick Path Interconnet): surge para cubrir básicamente dos tipos de configuraciones:  Equipos con varios procesadores en la misma placa base.  Menos habitual, equipos que utilizan varias tarjetas gráficas y en los cuales el controlador PCIe gráfico esta fuera del procesador. Chipset y los buses internos Buses internos - AMD  FSB (Front Side Bus): inicialmente, INTEL CPU y AMD utilizan el mismo tipo de bus para la comunicación entre microprocesador y Puente Norte. FSB  A-Link Express: es el bus que comunica el Puente Puente Norte y el Puente Sur. Norte Nota: cuando decimos que INTEL y AMD A-Link Express utilizan el mismo bus de comunicaciones, lo que estamos diciendo es que utilizan un bus con el mismo protocolo de comunicación Puente (tipo de señal, velocidad de transmisión, Sur modo de transmisión, …) Chipset y los buses internos Buses internos - AMD CPU Controlador Memoria  HT (HyperTransport): es el bus que comunica el microprocesador (con HT controlador de memoria integrado) con el Puente Norte. Se puede encontrar en Puente equipos AMD, Nvidia, o Apple. Norte  A-Link Express: es el bus que comunica el A-Link Express Puente Norte y el Puente Sur Puente Sur Chipset y los buses internos Buses internos - AMD APU Controlador Memoria  UMI (Unified Media Interface): es el bus Controlador que comunica el APU (microprocesador Gráfico con controlador de memoria y UMI controlador gráfico integrado) con el FCH. Actualmente, AMD utiliza un bus de comunicaciones PCIe 4x para este bus de FCH comunicaciones. (Fusion Controller Hub) Componentes de la placa base (I) Slots y buses de memoria Slots y buses de memoria  Los slots de memoria son las ranuras donde se insertan los módulos de memoria RAM (Random Access Memory), que se corresponden con la unidad de memoria principal, según vimos en la Unidad 1.  La tecnología de la memoria RAM ha evolucionado exponencialmente, al igual que la de los microprocesadores o chipset.  Esta evolución, hay ido estableciendo distintos tipos de interfaz de comunicación de los módulos de memoria, dando lugar a distintos tipos de slots de memoria en las placas base.  Actualmente, los tipos de slots o ranuras de memoria que podemos encontrar en una placa base son principalmente:  DIMM (Dual In-line Memory Module).  SO-DIMM (Small Outline Dual In-line Memory Module).  Micro-DIMM (Micro- Dual In-line Memory Module). Slots y buses de memoria DIMM Slots y buses de memoria DIMM (Dual In-line Memory Module).  Es el tipo de slot de memoria habitual en los equipos no portátiles.  En este tipo de slot, los módulos de memoria se instalan de manera perpendicular a la placa base y se sujetan con dos presillas laterales.  Existen distintos tipos de ranuras DIMM:  Ranura DIMM de 168 contactos, para memorias SDRAM.  Ranura DIMM de 184 contactos, para memorias DDR.  Ranura DIMM de 240 contactos, para memorias DDR2 y DDR3.  Ranura DIMM de 288 contactos, para memorias DDR4 o DDR5. Slots y buses de memoria DIMM (Dual In-line Memory Module). Los distintos tipos de ranuras DIMM son incompatibles entre ellas por:  Incompatibilidad eléctrica: distinto número de contactos metálicos y distinto voltaje de funcionamiento.  Incompatibilidad física: las ranuras poseen un puente de plástico en la zona de contactos, que se encuentra en una posición diferente en cada uno de los tipos de ranuras. Con ello, evitamos introducir un módulo de memoria RAM en un slot que no corresponde. Slots y buses de memoria SO-DIMM (Small Outline Dual In-line Memory Module)  Los slots SO-DIMM son una versión reducida de las ranuras DIMM.  Fueron diseñadas para equipos de tamaño más reducido como portátiles, impresoras, NAS, embebidos,...  Se introducen a 45º de inclinación con respecto a la placa base y, a diferencia de las ranuras DIMM, los módulos de memoria se quedan paralelos a la placa base. Slots y buses de memoria Micro-DIMM (Micro Dual In-line Memory Module)  Son una versión aún más reducida de los slots SO-DIMM, diseñadas para equipos de tamaña aún más reducido.  Igual que las SO-DIMM, se introducen a 45º de inclinación y los módulos de memoria se quedan paralelos a la placa base. DIMM SO-DIMM Micro-DIMM Slots y buses de memoria Otros tipos de slots de memoria  Han existido múltiples tipos de slots de memoria, de acuerdo a la tecnología de la memoria RAM en cada momento:  DIP (Dual In-line Packages)  SIP (Single In-line Packages)  SIMM (Single In-line Memory Module)  RIMM (Rambus In-line Memory Module) Slots y buses de memoria Otros tipos de slots de memoria DIP SIP SIMM RIMM Slots y buses de memoria Buses de memoria  El bus de memoria es el canal que permite comunicar los slots de memoria con el Puente Norte o el microprocesador, en caso de que chipset con tecnología PCH. Es decir, todos las ranuras de expansión se comunican con Puente Norte o microprocesador a través del mismo bus.  El bus de memoria permite la transferencia de la palabra de memoria completa (64 bits), desde y hacia la memoria.  Actualmente, se utiliza tecnología de canal múltiple. Esta tecnología permite acceder simultáneamente a más de un módulo de memoria RAM al mismo tiempo. Esto significa que se podrán transferir más de una palabra de memoria a la vez.  Existen distintos tipos de tecnologías de canal múltiple:  Dual channel: acceso simultáneo a 2 slots → transferencia 128 bits.  Tri channel: acceso simultáneo a 3 slots → transferencia 192 bits.  Quad channel: acceso simultáneo a 4 slots → transferencia 256 bits. Slots y buses de memoria Buses de memoria  La tecnología de canal múltiple permite incrementar el rendimiento del sistema ya que, en vez de transferir 64 bits con la memoria RAM, podemos transferir cantidades mayores.  En placas base con tecnología de canal de memoria múltiple, debemos instalar los módulos de memoria en las slots adecuados. Esta información aparece reflejada en el manual de la placa base. Slots y buses de memoria Buses de memoria