▷ Què és una placa base i com funciona

Avui ens toca parlar sobre la placa base d'un ordinador. La placa base és sens dubte l'element bàsic per crear un ordinador, en ella s'instal·larà la resta de components com la CPU o la memòria RAM per a que la màquina sigui capaç d'arrencar i treballar. Vegem llavors de manera detallada que és una placa base i com funciona aquesta.

Índex de continguts

Què és una placa base?

La placa base és sens dubte la part més important d'un ordinador. Aquesta és la que determinarà quins arquitectura té el nostre equip en els seus components interns. Cada placa base està dissenyada per a albergar determinats components, o cert tipus de famílies de components ia més va a suportar determinades velocitats i capacitats que aquests components tinguin.

A la placa base aniran connectats tots o gairebé tots els components que forma part de l'ordinador, a més serà l'encarregada d'establir un bus de comunicació entre aquests components (CPU, RAM, targeta gràfica) i els perifèrics instal·lats en ella (ratolí, Teclat, pantalla, etc)

El seu aspecte físic és el d'un circuit electrònic d'unes determinades dimensions en què estan instal·lats una sèrie d'elements com xips, condensadors, connectors de components i línies d'electricitat que en el seu conjunt formen l'estructura d'un ordinador.

A gairebé totes elles se li d'instal·lar quatre components bàsics:

• La font de alimentaciónEl processador centralLa memòria RAMLas unitats d'emmagatzematge

Les plaques base consten de diferents formats físics que determinen les dimensions físiques que aquestes tindran.

Formats de placa base

Els formats que podem trobar al mercat vénen a ser els següents:

E-ATX

És el factor de forma més gran de què disposem en el mercat. Les seves dimensions són de 305 x 330 mm. Aquestes plaques disposen normalment d'abundants buits per a targetes d'expansió i moltes possibilitats pel que fa a instal·lació de targetes gràfiques en SLI o Crossfire.

A més, tindrem disponibles fins a 8 slots per a la instal·lació de memòria RAM

ATX

Aquestes plaques porten al mercat des de 1995 gràcies a la seva implementació per part d'Intel. També són les més comuns que podem trobar. Les seves dimensions són de 305 x 244 mm tot i que també hi ha algunes amb dimensions lleugerament diferents. Això sí, els forats per a la seva col·locació en els xassís han d'estar situat exactament en els llocs estandarditzats.

Aquest tipus de plaques bases són utilitzades per a gairebé tots els tipus de sistemes, oficina, gaming, etc. Això es deu a les seves àmplies possibilitats d'expansió. Normalment disposem de 7 slots d'expansió i 4 ranures per a la instal·lació de memòries RAM.

micro ATX

Les plaques base amb aquest format tenen unes dimensions de 244 x 244 mm, de manera que són bastant més petites que les anteriors, al voltant d'un 25%. Aquestes plaques a l'ésser d'un format més petit estan orientades a equips de treball en oficina, els quals no necessiten tantes ranures d'expansió ia més ocupen xassís més petits.

Entre les seves possibilitats d'expansió compta amb un màxim de 5 slots d'expansió, encara que el normal són 3 i buits de fins a 4 memòries RAM. Aquest tipus de plaques necessitaran xassís compatibles amb la seva fixació ja que la posició dels cargols serà diferent a les plaques ATX

mini ITX

Aquest és el format de plaques més petit disponible per a equips domèstics. Consta d'unes dimensions de 170 x 170 mm. Per a la seva fixació consta de quatre trepants que coincideixen amb els instal·lats per una placa ATX.

En aquestes plaques podem trobar un sol slot d'expansió destinat a la targeta gràfica i dos slots per a memòries RAM

Hi ha altres formats com el XL-ATX, però no se solen veure molt en la gamma baixa / mitjana. Només i la gamma Premium

Components físics d'una placa base

Aquesta serà amb diferència la secció més àmplia d'aquest article, ja que la placa base disposa de gran quantitat de components que val la pena anomenar. Comencem llavors.

chipset

El chipset o "conjunt de xips" són un conjunt de circuits integrats que estan dissenyats per establir la comunicació entre el processador i els altres components instal·lats a la placa base. Aquests elements poden ser la memòria RAM, els discs durs, slots d'expansió i ports d'entrada i sortida.

Amb l'evolució de la tecnologia de les plaques base, aquests xips estan normalment constituïts per un sol xip central. A més, aquests xips estan exclusivament dissenyats per a un conjunt de processadors o una determinada marca i per a determinats mòduls de memòria RAM. Això fa necessari que a l'adquirir una placa base de l'mercat ens veiem obligats a comprar també un processador i mòduls de memòries RAM compatibles per a ella.

Plaques base antigues

A l'chipset pot venir integrat mitjançant dos xips i també se'ls crida pont nord o North Brigde i pont sud o South Bridge. Cada un d'aquests xips s'encarreguen d'unes determinades tasques a realitzar:

Pont nord: aquest xip està directament unit a l'autobús de l'processador i té comunicació directa amb aquest i la memòria RAM. Aquest bus també se l'anomena Front Side Bus o (FSB) i és determinant en la velocitat i rendiment d'un equip. A més d'aquest també s'encarrega de la comunicació amb els ports PCI-Express, ja que aquests són els que suporten els components de major velocitat com la placa base o les noves unitats d'emmagatzematge en estat sòlid M.2 i PCI-E

Pont Sud: aquest xip està directament connectat amb el pont nord mitjançant el bus Directa Mitjana Interface o (DMI). Aquest xip s'encarrega de les comunicacions dels dispositius d'entrada i sortida i de connectar aquests amb el pont nord. Per exemple, Discos durs SATA, USB, Fire Wire, targeta de xarxa, AUDIO, etc.

Plaques base modernes

Actualment amb l'aparició dels processadors de diversos nuclis com els Intel Core i els AMD FX aquest chipset s'ha vist significativament reduït a un sol xip, desapareixent així el pont sud.

Això es deu al fet que els nous processadors integren dins d'ells el controlador de memòria, de manera que van directament connectats a l'autobús de la memòria RAM. Diguem que el pont FSB està integrat dins de l'processador i el bus encarregat de la resta de dispositius rep el nom de Plataform Controller Hub (PCH) substituint el bus DMI.

Tipus de chipsets

Hi ha una gran quantitat de models de chipset. Amb cada evolució dels processadors també és produeix una evolució d'aquests xips. Com en tot, n'hi ha de gamma baixa, per a una gestió de components més reduïda o de menor velocitat, una gamma mitjana i una gamma alta que ofereix màxima velocitat i suport per a diverses targetes gràfiques i per a les memòries RAM més ràpida de l'mercat.

Segons el fabricant de processador podrem trobar chipsets dissenyats per a processadors AMD, i xipsets dissenyats per a processadors Intel.

Per a més informació són els últims models de chipset de l'marcat per les dues tecnologies i la seva comparativa, visita els nostres següents articles:

Sòcol de Microprocessador

Com no podria ser d'una altra manera, a la placa base és on s'ha d'instal·lar el microprocessador i per a això serà necessari un sòcol amb els connectors físics per comunicar aquest amb la placa. Hi ha dos tipus de sòcols:

• PGA (Pid Grid Array): en aquest sòcol hi ha un panell amb forats per introduir dins el microprocessador, el qual comptarà amb pins de contacte per a la seva inserció. LGA (Land Grid Array): en el sòcol es presenta una matriu de contactes xapats en or que fan contacte entre la placa base i el xip de l'processador, el qual només té una superfície plana amb punts de contacte.

La tecnologia d'inserció s'anomena ZIF (Zero Insertion Force) ja no el xip s'acobla perfectament en el sòcol si necessitat de fer força en el procés.

A l'igual que passa amb els processadors, hi ha molts tipus de sòcols per a la seva instal·lació. Això provoca que a l'comprar una placa base d'una determinada arquitectura, sigui necessari adquirir un processador compatible amb ella.

A més, cada placa base està dissenyada per a un fabricant de processadors, de manera que, tant el sòcol com el chipset han de ser compatibles amb la marca en qüestió.

Per aprendre més sobre el funcionament d'un processador et recomanem el següent article:

• Que és un processador i com funciona

Slots de memòria RAM

Aquests connectors o busos són els encarregats d'albergar els mòduls de memòria RAM que se li vagin a instal·lar a l'equip. En general les plaques base compten amb 4 slots o les de gamma alta amb 8.

Aquests slots estaran en general vam dissenyar per funcionar amb tecnologia dual channel (doble canal) o fins i tot quad channel (quàdruple canal). A l'igual que passa amb el processador, cada placa base suportarà una determinada arquitectura de memòria RAM.

Les plaques base actualment compta amb diferents tipus de ranures de RAM, encara que totes elles pertanyen a l'estàndard DDR. Tindrem: DDR, DDR2, DDR3, i DDR4

Per aprendre més sobre el funcionament de la memòria RAM et recomanem el nostre article:

• Què és la memòria RAM i com funciona

VRM

Sigles de Voltage Regulator Module. Són un conjunt de components que transformen el corrent elèctric que li arriba a la placa base a tensions de diferents valors i intensitats perquè siguin utilitzades pels altres components instal·lats en la mateixa. Aquest component tot i no ser especialment cridaner, és fonamental perquè els components funcionin correctament i no es produeixin trencaments.

Per saber més sobre aquests components visita el nostre article:

Slots d'expansió

Seran les ranures que tenen la funcionalitat d'ampliar el maquinari instal·lat en el nostre equip. En elles es podran instal·lar targetes gràfiques, discs durs, targetes de xarxa, targetes de so, etc.

Aquests slots actualment reben el nom de PCI-Express o PCI-E i són els substituts dels tradicionals PCI. Cada ranura d'expansió PCI-E porta 1, 2, 4, 8, 16 o 32 enllaços de dades entre la placa base i les targetes connectades. Aquest número de enllaços el codifiquem com un x de prefix, per exemple, x1 per a un enllaç simple o unitari i x16 per a una targeta amb 16 enllaços, que són les utilitzades per a les targetes gràfiques. Cada un d'aquests enllaços dóna una velocitat de 250 MB / s.

Si tenim 32 enllaços, donaran el màxim ample de banda, és a dir, 8 GB / s en cada direcció per PCIE 1.1. El usat de forma més comú és el PCI-E x16 el qual proporciona un ample de banda de 4 GB / s (250 MB / sx 16) en cada direcció. Un enllaç simple és aproximadament el doble de ràpid que l'enllaç PCI normal. 8 enllaços tenen un ample de banda comparable a la versió més ràpida de l'bus AGP, que són els antics slots per a targetes gràfiques.

BIOS

La BIOS o Basic Input-Output System és una memòria de tipus ROM, EPROM o Flash-RAM que conté informació sobre la configuració de la placa base a el més baix nivell.

Dins de la BIOS també hi ha un xip de memòria anomenat CMOS, amb el programa que emmagatzema al seu interior, és capaç de inicialitzar tots els components físics de la placa per poder arrencar l'equip. A més, s'encarrega de chequearlos a la recerca d'errors o absència de dispositius, per exemple, manca de RAM, CPU o Disc dur.

La memòria de la BIOS està contínuament alimentada mitjançant una pila. D'aquesta forma quan s'apaga la màquina no es perdin les dades i paràmetres configurats a l'ordinador. Si per algun cas aquesta pila s'esgota o nosaltres la retirem, la informació de la BIOS es reinicia als valors per defecte, però mai es perden.

Targeta de so i targeta de xarxa

Són els xips encarregats de processar el so multimèdia del nostre equip i la connexió de xarxa. Els seus xips estan localitzats a prop dels ports de sortida de la placa base i el podem identificar en moltes ocasions per la seva distintiu de RealTek ja que aquest és fabricant de molt d'aquests dispositius integrats a la placa.

connectors SATA

Aquest és l'estàndard de comunicació en els PC actuals per a la connexió de discos durs mecànics i també unitats SSD. En SATA, s'utilitza un bus sèrie en lloc d'paral·lel per transmetre les dades. És bastant més ràpid que el tradicional IDE i més eficient. A més, permet connexions en calent dels dispositius i compta amb busos molt més petits i manejables.

En una placa base podrem disposar de fins a 6 o 10 d'aquests ports per instal·lar discs durs. L'estàndard actual es troba en el SATA 3, que permet transferències de fins a 600 MB / s

Per aprendre més sobre el funcionament d'un disc dur et recomanem el següent article:

• Que és un disc dur i com funciona

connector M.2

Ja gairebé totes les plaques compten amb aquest port instal·lat. M.2 és el nou estàndard de comunicació destinat a substituir a mitjà i curt termini la connexió per a unitats SSD SATA. Utilitza protocols de comunicació tant de SATA com de NVMe. M.2 està destinat exclusivament a la instal·lació d'unitats d'emmagatzematge d'aquesta manera evitem ocupar ranures PCI-E. Aquest estàndard no compta amb la velocitat de PCI-E però és molt superior a l'SATA.

Per aprendre més sobre el funcionament d'una unitat SSD et recomanem el següent article:

• Que és un una unitat SSD i com funciona

Connectors d'alimentació

La placa base ha de connectar a una font d'alimentació i per això compta amb diferents tipus de connectors d'alimentació.

ATX

És el connector tradicional que alimenta la placa base en la majoria dels seus components. Està compost per 24 cables o pins i normalment està situat al lateral dret d'aquesta, al costat dels slots de RAM.

Alimentació de la CPU

A més de l'connector ATX2, gairebé totes les plaques base noves, al menys les ATX, també tenen aquest tipus de connector destinat exclusivament a alimentar el processador. Aquest tipus d'alimentadors ajuden a augmentar l'alimentació de potència de la placa base, sobretot en casos d'overclock de processadors que necessiten més potència per al consum.

Podrem trobar o connector de CPU de 4 pins (més antic), un 8, o un de 4 + 6 pins. Les seves funcions seran pràcticament les mateixes les mateixes, i tot això van amb una tensió de 12V.

connectors externs

Aquests connectors aniran situats en un lateral de la placa base, gairebé sempre en l'esquerre. Seràs els encarregats de connectar els perifèrics que tinguem al nostre setup, per exemple, impressores, ratolí, teclats, altaveus, unitats d'emmagatzematge, etc. Podem distingir els següents tipus:

• PS / 2: Hi ha dos ports d'aquest tipus, ja pràcticament en desús. Tenen 6 pins i està destinats a connectar el teclat i el ratolí. Ja pràcticament cap teclat compta amb aquest tipus de connector, pel que són desplaçats i substituïts per USB USB (Universal Serial Bus): és l'estàndard de connexió sèrie més utilitzat mundialment. Aquest connector és plug and play, pel que podem connectar un dispositiu en calent perquè el sistema operatiu el reconegui immediatament. A més de l'intercanvi de dades, també permet l'alineació de l'perifèric, per la qual cosa és molt com i versàtil. Actualment existeixen quatre versions d'aquest port, USB 1.1 amb una velocitat de 12 Mb / s, USB 2.0 amb 480 Mb / s, USB 3.0 amb 4, 8 Gb / si USB 3.1 amb 10 Gb / s FireWire: És un estàndard similar a l' USB, però utilitzat principalment a amèrica. Tenen pràcticament les mateixes funcionalitats que USB i disposa de 4 versions, sent la més ràpida la FireWire S3200 amb 3, 2 Gb / s HDMI o DisplayPort: Aquests ports existiran si la placa base compta amb una targeta gràfica integrada. És un estàndard de comunicació multimèdia digital que permet connectar dispositius de vídeo d'alta definició. Per aquests ports viatgen tant el senyal de vídeo com d'àudio pel que són especialment útils. Actualment han substituït pràcticament íntegrament a l'port VGA DVI i VGA: ports per connectar pantalla antecessors de l'HDMI Ethernet: port destinat a l'connector RJ 45 Internet Jack 3, 5 ": Connector per a dispositius de sortida o entrada d'àudio

altres elements

• Ports interns per USB: a la part inferior de la placa base hi ha disponibles connectors per ampliar els ports USB del nostre equip. Normalment aniran connectats els ports USB disponibles en els xassís. Ports interns de so: a l'igual que amb els USB, la placa disposa d'un port intern per connectar micròfon i altaveus procedents de ports disposats en el xassís. Rellotges: per sincronitzar tots els components interns, són necessaris una sèrie de rellotges que treballen a diferents freqüències, segons la qual necessiti cada component. Connectors de ventiladors: són connectors de 12V destinats a inserir ventiladors com el de la CPU o el xassís. Tenen 4 pins. Panell d'arrencada: són una sèrie de connectors de corrent en on van connectats els botons de l'xassís que són els encarregats d'arrencar i resetejar el sistema. També es connectaran els leds del disc dur i d'encesa.

Funcionament d'una placa base

El funcionament d'una placa base és força complex, a causa de la gran quantitat d'elements instal·lats en ella i la quantitat de busos destinats a l'intercanvi d'informació. Esquemàticament el podrem representar de la següent manera:

És aquest esquema podem distingir els elements principals que intervenen en el funcionament i gestió i informació prenguem com a referència el procés d'arrencada d'un ordinador:

El primer que ha de fer una placa base abans de carregar el sistema operatiu procedent de el disc dur, és inicialitzar els components. El programa ubicat a la BIOS s'encarrega de revisar tots els dispositius connectats a ella: CPU, RAM i Discos durs de forma bàsica. Si algun d'ells falta, està trencat o detecta altres anomalies, la placa base emetrà un codi d'error traduït en bips de sons o també mitjançant un codi en un panell LED ubicat en aquesta.

Un cop està superada l'etapa de verificació, el bus intern es carrega d'informació procedent de les unitats d'emmagatzematge. Aquí intervenen tant el pont sud (en cas d'existir) i el pont nord.

Després de sol·licitar la informació de discos durs, i dispositius d'entrada / sortida i altres components, el pont nord s'encarrega de connectar el processador amb la memòria RAM. Això es fa mitjançant el bus frontal o Front Side Bus (FSB). Aquest estarà format per 64 fils o 64 + 64 en cas d'implementar la tecnologia de dual channel.

En qualsevol cas, ja es trobaran les dades de sistema operatiu carregats en memòria per arrencar l'equip.

Simultàniament el pont nord enviarà els senyals gràfiques a la targeta gràfica, instal·lada en un slot CPI-I x16 directament gestionat per ell. O si és el cas, connectarà amb la targeta gràfica instal·lada a la pròpia placa base. Això es realitza pel bus FSB.

En qualsevol cas, l'ordinador arrencarà i l'intercanvi de dades per al seu processament serà gestionat pels elements connectats a l'bus i el chipset.

Conclusió final i expectatives sobre que és una placa base

Si una cosa ens ha quedat clara és que cada vegada és més difícil d'explicar el funcionament dels components d'un ordinador d'una forma simplificada. La tecnologia avança a un ritme increïble i els elements cada vegada es fan més complexos i fan més funcionalitats i més complexes.

A el ritme que anem possiblement s'arribi a la barrera dels 5 nm en molt poc temps i veurem a veure que pensen totes les grans companyies per anar més enllà.

Per la part que ens tonca, vivim encantats amb aquests avenços, equips cada vegada més ràpids, més complexos ia un preu sostingut si anem a components de gamma mitjana també molt bons.

També et recomanem el nostre article sobre els processadors quàntics

• Que és un processador quàntic i com funciona

Esperem que amb aquest article hagis après més sobre els components d'una placa base i el seu funcionament bàsic. Per a qualsevol dubte, aclariment o error no dubtis a comentar-nos.