Motherboard

El motherboard es una placa del tipo PCB multicapa, con una gran cantidad de microcomponentes y diminutos chips soldados.

Determinados grupos de esos componentes soldados conforman las distintas partes esenciales de la placa; algunos son más claramente visibles y fáciles de identificar, mientras que otros no son tangibles en forma directa y parecen permanecer ocultas a simple vista.

PCB

La sigla PCB proviene de la frase en inglés Printed Circuit Board, que significa placa de circuito impreso. Debido a la gran cantidad de microcomponentes soldados al motherboard, los modelos actuales suelen basarse en un PCB multicapa, es decir, en distintas capas independientes de algún metal conductor, generalmente cobre, separadas por un aislante, como baquelita o fibra de vidrio.

MÓDULO REGULADORDE TENSIÓN

El VRM (Voltage Regulator Module) o VRD (Voltage Regulator Down) es un circuito electrónico que les suministra al procesador y a otros componentes críticos la tensión de trabajo adecuada. El VRM es capaz de brindar energía a distintos procesadores con diferentes tensiones en un mismo motherboard. Un VRD es un circuito que cumple la misma función que un módulo VRM, con la diferencia de que forma parte de la placa en sí, es decir que sus componentes vienen soldados al PCB. Esto disminuye los costos de producción. Los componentes que integran el circuito VRD pueden encontrarse en el motherboard justo alrededor del zócalo del procesador. En los circuitos encargados de administrar la energía en el motherboard hay: controladores PWM, transistores fabricados con una tecnología denominada MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), chips llamados MOSFET driver, bobinas (de hierro o ferrita) y capacitores (electrolíticos o de estado sólido). Algunos motherboards emplean circuitos integrados en vez de transistores. Estos transistores de potencia generan calor, motivo por el cual los fabricantes suelen instalar algún sistema de refrigeración sobre ellos para enfriarlos (disipador metálico pasivo, heat-pipes, etc.).

Las placas madre de alta gama o de buena calidad emplean capacitores de esta-do sólido (más estables y de mayor vida útil que los electrolíticos) y bobinas de ferrita (por la misma razón que los capacitores). El empleo de estos componentes en la fabricación de motherboards impacta en el costo final del producto y, también, en su estabilidad y vida útil.

CHIPSET

El chipset es un conjunto de chips (generalmente, dos), llamados northbridge (puente norte) y southbridge (puente sur), cuya función es administrar el flujo de información entre todos los dispositivos de la placa madre. El northbridge se ocupa de recibir todos los pedidos del microprocesador de manejar el tráfico de datos (desde y hacia la memoria RAM, la interfaz gráfica y el southbridge), para entregar lo que se le pide en tiempo y forma. Se sincronizan los diversos componentes, no puede trabajar con cualquier combinación de frecuencias. Es decir, debe haber una cierta armonía entre las distintas frecuencias (procesador, buses, memoria, etc.) para que el chipset pueda relacionarlas correctamente.

Por otro lado, el southbridge controla diversos buses, como el Serial ATA, el PCI Express x1 y los puertos USB, entre otros.

GENERADOR DE PULSOS

Las diferentes señales de reloj que existen en el motherboard se generan mediante un pequeño cristal de cuarzo que está conectado a un circuito integrado llamado generador de clock. Dependiendo del motherboard, pueden existir más cápsulas en la misma placa; el valor al que estos dispositivos oscilan suele venir indicado sobre su superficie. El integrado que contiene el clock generator dispone de una entrada llamada clock (que es, justamente, la que se conecta al cristal) y de otras entradas para la configuración de las salidas. Por supuesto que el resto de los pines son para las diversas salidas: las señales de clock del bus PCI Express, el PCI, el chipset, la memoria RAM, los puertos USB y la frecuencia base del procesador (entre otros componentes).

La frecuencia final del procesador depende de un multiplicador que es interno. Físicamente, en cualquier motherboard podemos encontrar, de una manera sencilla, el o los cristales. Del generador de clock dependen las cualidades de los motherboards para incrementar la frecuencia del bus frontal y de la memoria, en pasos más o menos precisos, según su tipo.

ZÓCALO PARA EL PROCESADOR

El zócalo principal del motherboard está destinado a conectar el procesador. Las placas madre para equipos de escritorio suelen incluir un único zócalo para el procesador, mientras que las destinadas a servidores de red pueden tener dos, cuatro o más zócalos para dicho elemento.

ZÓCALOS PARA LA MEMORIA RAM

Los slots destinados a los módulos de memoria RAM en el motherboard tienen un aspecto fino y alargado. El tipo de zócalo depende de la plataforma, es decir, del procesador y de la clase de controlador de memoria que este incorpora (DDR2, DDR3, FB-DIMM). La cantidad de slots de memoria disponibles depende, por su parte, del tipo de motherboard: gama alta, media o baja.

ZÓCALOS DE EXPANSIÓN

El tipo y la cantidad de buses y zócalos de expansión varían en cada modelo de motherboard. Los buses de expansión son los encargados de transportar la información desde el chipset hasta los zócalos de expansión. En equipos de gama baja a media, no se suelen utilizar los dos o tres zócalos de expansión disponibles, ya que desde hace años los motherboards incorporan las interfaces de uso más frecuente: tarjeta de video, interfaz de audio, placa de red Ethernet, etc.

En cambio, las placas madre de gama alta no suelen incorporar interfaz de gráficos, de modo que el usuario puede conectar una o más tarjetas gráficas a elección y según sus requerimientos. Además de tarjetas gráficas, los zócalos de expansión permiten conectar todo tipo de placas, como controladoras de disco, controladoras USB o FireWire, etcétera.

PUERTOS DE CONEXIÓN

Los motherboards incluyen una cantidad y variedad de dispositivos integrados que van más allá de las clásicas interfaces de video, audio y red.

Las placas madre modernas ofrecen una gran variedad de puertos externos, desde PS/2 y Ethernet, pasando por USB y FireWire, hasta otras tecnologías, como Thunderbolt, HDMI y DisplayPort.

Para los dispositivos del interior del gabinete, los motherboards incluyen los puertos de las controladoras de disco incorporadas: parallel ata (PATA), serial ata (SATA) y sas, dependiendo del modelo. También hay conectores para enchufar puertos usb adicionales.

BIOS

Su sigla significa Basic Input/Output System (sistema básico de entrada/salida), y no es más que un software (firmware), un programa alojado en un chip. Es el programa de inicio a bajo nivel que todo motherboard posee. El BIOS es el encargado de gestionar el proceso inicial de arranque enviándole órdenes al hardware. Realiza comprobaciones de verificación para determinar si los dispositivos están en condiciones de funcionar, y ejecuta la orden llamada bootstrap, que lleva a cabo la búsqueda y carga del sistema operativo. Todos los motherboards poseen su BIOS específico. Al tratarse de un software, no puede modificar por sí solo la configuración del hardware, por lo que está conectado a diversos dispositivos diseñados exclusivamente para alterar esas llaves y permitir una configuración dinámica de los parámetros del generador de clock y del regulador de tensión del procesador, la memoria y otros componentes.