Chapter 6

Computer Hardware Technician Certificate

(Reparación y Mantenimiento de Computadoras)

Chapter 6:

Motherboard “Tarjeta Madre”

Types Of System Boards AT

(Advanced Technology)

Baby AT ATX

(Advanced Technology eXtended). (BTX) Balanced Technology Extended

AT Oldest type of system board still commonly used Uses P8 and P9 power connectors Measures 30.5 cm x 33 cm

AT Power connectors

VL-Bus ISA-Bus Chipset

Tastatur (AT) Procesador i486DX33

BIOS (AMI)

RAM

AT

Baby AT La especificación Baby-AT es esencialmente la misma que la de la placa del IBM XT, con modificaciones en la posición de los agujeros de los tornillos para poder encajar en un case de tipo AT. Virtualmente todas las placas AT y Baby-AT usan el mismo conector para el teclado (DIN de 5 pins). Usa P8 y P9 power connectors. Dimenciones 33 cm x 22 cm

Baby AT

ATX Developed by Intel for Pentium systems Has a more conveniently accessible layout than AT boards Includes a power-on switch that can be software enabled and extra power connections for extra fans Uses a single 20-pin power connector called a P1 Measures 30.5 cm x 24.4 cm

ATX Incluyen los puertos en la placa

ATX Connetions

ATX A - Conector de entrada telefonica B - Conector Wave Table C - Conector de CD-Audio D - 256kB Pipe Line Burst nivel 2 E - Puerto audio y joystick F - Conector VGA G - Raton y teclado PS/2 H - Puerto serie I - Zocalo para Pentium J- Zocalo VRM K - 82437FX Controlador de sistema (TSC)

ATX L - Conector de alimentacion primario M - 82438FX Data Path (TDP) N - Bancos de memoria SIMM O - Regulador de voltaje CPU 3.3v P - Interface PCI - IDE Q - Regulador de voltaje R - Conector Floppy S - Conector E/S T- Conector de video U - Controlador gráfico S3 Trio PCI V - Banco de memoria de vídeo

ATX P1 (ATX) Teclado / Mouse (PS/2) USB Puertos: Paralelo / serie

IDE -Diskete IDE

Slot 1 AGP-Slot PCI-Bus BIOS

Bamco de RAM

ISA-Bus

ATX

Principales Fabricantes

Componentes Principales A CPU and its accompanying chip set A system clock ROM BIOS A CMOS configuration chip and its battery RAM RAM cache A system bus with expansion slots Jumpers Ports that come directly off the board Power supply connections

Chipset El chipset determina algunas características básicas de la placa base, que son inalterables. Por ejemplo el tamaño máximo de memoria que es capaz de soportar, o los tipos y velocidades de bus. Generalmente se divide en dos microchips distintos: Ÿ El Punte Norte (NorthBridge), que enlaza el procesador (CPU) con la memoria principal (Memoria RAM) Ÿ El puente sur (SouthBridge), que se utiliza

NorthBridge Chip integrado en el conjunto de la placa base que controla las funciones de acceso desde y hasta microprocesador, AGP, memoria RAM y Southbridge. Recibe el nombre por situarse en la parte superior de las placas madres con formato ATX. Los Northbridges tienen un bus de datos de 64 bit en la arquitectura X86 y funcionan en frecuencias que van desde los 66Mhz de las primeras placas que lo integraban en 1998 hasta 1Ghz de los modelos actuales de SiS para procesadores AMD64.

NorthBridge Todos estos elementos se comunican entre si gracias al Northbridge. Común en el mundo del hardware aglutina muchas funciones que antes realizaban otros integrados. Soporta una carga de trabajo que le convierte en uno de los elementos a optimizar en una placa base.

Southbridge Controla las operaciones de los buses y dispositivos que no son controlados por el puente norte. Esto incluye el bus PCI, las interfaces PS/2 para teclado y ratón, el puerto serie, paralelo y el controlador de la disquetera. En los ordenadores nuevos incluye también soporte para el interfaz ATA, Serial ATA , Ethernet, USB y el bus IEEE 1394 (Firewire)

BTX

Intel microBTX reference design motherboard

BTX-based chassis, microBTX motherboard, Type I TMA

Intel Desktop Board D915GMH Home Intel picoBTX reference design motherboard

Intel BTX Type I Thermal Module Mainstream Front View

CFX-12V BTX-based power supply

Durante años hemos instalado nuestras placas madre en cajas basadas en el formato ATX (Advanced Technology eXtended). El cambio a ATX supuso una notable mejora sobre el anterior formato AT, no solo en las cajas, sino también en las fuentes de alimentación. Sin embargo, la proliferación de sistemas Small Form Factor (SFF, sistemas de tamaño reducido) ha hecho evidente la necesidad de un sucesor más pequeño que ATX. Hace algún tiempo, Intel anunció que estaba desarrollando el sucesor de ATX, cuyo nombre clave era Big Water, y que ha acabado llamándose BTX (Balanced Technology eXtended). Lo primero que hay que comentar es que el formato BTX es prácticamente incompatible con el ATX, salvo en la fuente de alimentación (es posible usar una fuente ATX en una placa BTX). Para entender BTX hay que conocer los motivos del cambio. Las CPUs y las tarjetas gráficas devoran cada vez más y más watios de potencia, y esto resulta en una mayor disipación térmica. Por otro lado, los usuarios reclaman cada vez más PCs que sean silenciosos. Las actuales cajas y placas madre ATX no fueron diseñadas para los increíbles niveles de calor que se producen en ellas. Así comienza la necesidad de un

La primera cosa que llama la atención es que los slots de expansión han sido colocados en el lado opuesto. En la imagen se ven siete slots: de derecha a izquierda tenemos un slot PCI Express 16x, dos slots PCI Express x1 y cuatro slots PCI de 32 bits. Hay que recalcar que el slot situado más cerca de la CPU es el PCI Express x16, el cual está destinado para la tarjeta gráfica. Esta colocación le permite compartir parte del sistema de refrigeración de la CPU. La nueva colocación de los componentes se ha hecho con la intención de mejorar el flujo de aire; el desplazar la CPU hasta la parte frontal de la caja le permite estar justo delante del ventilador de toma de aire, consiguiendo de esta forma el aire más fresco. El chipset está alineado justo detrás. De esta forma recibe directamente el flujo de aire proveniente de la CPU, el cual se proyecta sobre sus disipadores. Este camino para el flujo permite una refrigeración eficiente no solo de la CPU, sino también de los reguladores de voltaje, chipset y tarjeta gráfica. Los conectores para la memoria están desplazados hacia la esquina izquierda de la placa madre, a pesar de lo cual pueden recibir refrigeración desde el "módulo térmico" (como se le denomina), el cual está situado encima de la CPU. El módulo térmico es una pieza situada encima de la CPU, la cual, actualmente, está compuesta por un disipador y un ventilador, si bien en el futuro podría incluir otros sistemas más exóticos, como conductos de transferencia de calor (heatpipes) o incluso refrigeración líquida.

Tres tamaños diferentes De forma similar a los diferentes tamaños de ATX (micro, flex, etc...), el formato BTX también admite varias posibilidades en cuanto a su relación de aspecto. En cuestión de tamaños, hay tres tipos: picoBTX, microBTX y regularBTX, con los siguientes tamaños máximos:

El formato picoBTX admite uno o dos slots de expansión y tiene cuatro agujeros para tornillos. Las cajas picoBTX probablemente tendrán una bahía de 3'5" y otra de 5'25" únicamente. El formato microBTX, el cual se espera que sea el más popular de los tres, admite hasta cuatro slots y tiene siete agujeros. Probablemente sus cajas dispongan de una bahía de 3'5" y dos de 5'25". Finalmente, el formato regularBTX admitirá hasta 7 slots, y necesitará 10 tornillos de sujeción. Sus cajas serán muy similares a las actuales semitorres ATX, con tres o más bahías de 3'5" y también tres o más de 5'25". El estándar BTX permite, además, dos posibles alturas para la caja: tipo I y tipo II. Las tipo I serán de 10 cm de altura, y admitirán tarjetas de tamaño normal. Las de tipo II, sin embargo, serán para diseños SFF, por lo que tendrán sólo 7'6 cm de altura. Las tarjetas tendrán que ser de perfil bajo, o bien será necesario emplear un adaptador (una tarjeta que permita el montaje en horizontal, paralelo a la placa madre).

Sistema gráfico en BTX La gran mayoría de los sistemas BTX emplearán PCI Express para el sistema gráfico. ATI ya ha anunciado que lanzará una tarjeta nativa tan pronto como el estándar esté disponible en las tiendas. Aunque hay varios anchos para los buses PCI Express, el sistema gráfico empleará un PCI Express 16x, que ofrece 8GB/s de ancho de banda. Un último tema es la refrigeración. Gracias a la orientación hacia la refrigeración que hay detrás de BTX, los fabricantes de tarjetas de vídeo podrán emplear con más comodidad sistemas de refrigeración pasivos, al poder aprovechar mejor el flujo de aire interno. Es seguro que no se podrán emplear sistemas pasivos (sin ventilador) en las GPUs tope de gama, pero sí será posible en las tarjetas de gama media, que, a fin de cuentas, son las más vendidas y las que casi todos tenemos en nuestros sistemas.

Cajas y fuentes de alimentación BTX Como ya comentamos, el estándar BTX especifica los mismos conectores que se emplean en el actual ATX, lo que significa que se puede emplear una fuente ATX con una placa BTX y viceversa. Sin embargo, aunque una fuente ATX podría entrar fácilmente en una torre BTX, no encajará en una microBTX, y mucho menos en una picoBTX. Se está trabajando en el formato para las fuentes de alimentación BTX, y desde luego algo que definitivamente se va a ver son los conectores de 3'3 voltios para discos Serial ATA. Epílogo La transición al nuevo formato implica mucho más que una caja más pequeña, o un diseño invertido para la placa madre. El cambio también nos llevará a un PC menos restringido por la compatibilidad hacia atrás, con los puertos PS/2, serie y paralelo prácticamente eliminados en los prototipos disponibles. Además, con BTX finalmente tendremos un impulso general hacia la computación silenciosa, por lo que ya no será necesario comprar un sistema SFF propietario para amordazar al PC. Finalmente, con BTX vemos por fin un fuerte impulso a tecnologías como Serial ATA y PCI Express, con lo que la transición necesitará mucho menos tiempo que otras similares del pasado.

Gabinetes BTX Debido al nuevo diseño los chasises también han sufrido modificaciones importantes como la necesidad de una cavidad para integrar un módulo de soporte de retención para el módulo térmico el cual asegure que el flujo de aire salga del gabinete, en vez de circular y reingresar al módulo. Módulo de soporte de retención (SRM) Se trata de una placa de metal que se ensambla al chasis por debajo de la tarjeta madre y que brinda soporte estructural para la tarjeta y retención para el módulo térmico. Este componente deberá incluirse en todos los gabinetes compatibles con BTX. Fuente de poder Existen tres posibilidades de fuente de poder: ATX12V, diseñada para gabinetes mini torre o más grandes, en estos equipos es posible utilizar fuentes de poder estándar ATXD12V; CFX12V, para sistemas de tamaño reducido y LFX12V, para equipos de ultra bajo perfil

Comportamiento del Módulo Termal. A continuación mostramos como queda montado en una PC BTX el modulo termal, seguido de una foto que muestra el comportamiento del aire caliente dentro de la PC, recordemos que el objetivo es utilizar un solo FAN, ubicado en un sistema en línea que refresque todos los componentes que emiten calor dentro del sistema. A continuación veremos dos fotos térmica, notemos como las zonas rojas corresponden a las partes más calientes y las azules a las más frías, observemos como el diseño en línea permite evacuar el calor de forma directa sin necesidad de utilizar fanes diferentes para cada elemento, reduciendo el ruido que producen estos dispositivos. En la siguiente imagen observemos la forma circular del disipador utilizado por el procesador, ya integrados ambos en un PC BTX.

Figura 1. Ejemplo de Tarjetas Madres BTX vista por zonas y contrastes.

Figura 3. Comportamiento térmico dentro del PC BTX

Figura 4: Slot PCI Express

Figura 5. Ejemplos de Fuentes de Alimentación BTX

Figura 6. Chasis BTX

Figura 7. Vista trasera del PC BTX