Introducción a la Placa Base

La placa base, también conocida como placa madre, mainboard o motherboard, es el componente clave de cualquier ordenador, puesto que determina elementos fundamentales de su arquitectura:

• La arquitectura interna del sistema.
• El tipo de microprocesador (CPU) compatible.
• La frecuencia de trabajo del sistema.
• La cantidad y tipo de memoria RAM que se puede instalar.
• La memoria caché. Es importante tener en cuenta que una mayor memoria caché generalmente se traduce en un mejor rendimiento.
• El número y tipo de tarjetas de ampliación (gráficas, sonido, red, etc.).

En los primeros modelos de placas base (para procesadores 486 y anteriores), componentes como los controladores de disco y los puertos de comunicación se añadían a través de tarjetas de expansión.

Están fabricadas como circuitos impresos multicapa, lo que hace que su reparación sea extremadamente compleja. Los sistemas modernos integran un software de control (accesible desde la BIOS/UEFI o el sistema operativo) que permite monitorizar en tiempo real:

• Las tensiones de alimentación.
• La temperatura del microprocesador y de la propia placa.
• La velocidad de rotación de los ventiladores.
• El estado de los discos duros (HD), la memoria, etc.

El Chipset: El Corazón de la Placa Base

El chipset es el conjunto de circuitos integrados encargado de conectar el microprocesador con el resto de los componentes. Proporciona las líneas eléctricas necesarias para su funcionamiento y las señales de control, adaptando las frecuencias (Hz) y tensiones (V) entre los distintos dispositivos.

Funciones Principales del Chipset

Gestiona los canales de comunicación más importantes:

• Comunicación entre el microprocesador (µP), la memoria caché y la memoria principal.
• Comunicación entre el µP y las tarjetas de expansión.
• Comunicación entre el µP y los dispositivos de almacenamiento.

Dispositivos Integrados en el Chipset

Con el tiempo, el chipset ha ido integrando cada vez más funcionalidades, como:

• Controladora de memoria.
• Controladora de puertos gráficos (AGP, PCI Express).
• Controladora de puertos de expansión (PCI, PCI Express, etc.).
• Controladora de almacenamiento (EIDE, SATA).
• Reloj en tiempo real (RTC).
• Controladora de acceso directo a memoria (DMA).
• Controladora del ratón y el teclado (PS/2).
• Controladoras de sonido, red y puertos USB.

Principales Fabricantes de Chipsets

• Intel
• AMD
• VIA
• SiS
• ALI
• OPTI

Configuración y Componentes Físicos

Puertos y Jumpers

Los jumpers son pequeños interruptores que se utilizan para configurar manualmente ciertos parámetros de la placa base, como la frecuencia del procesador o el borrado de la configuración de la BIOS. Las especificaciones detalladas se encuentran en el manual del fabricante, a menudo indicadas mediante tablas o dibujos.

• Jumper puesto: Se denomina ON, short o close.
• Jumper quitado: Se denomina OFF u open.

Zócalos del Microprocesador (Sockets)

El zócalo o socket es el conector donde se instala el microprocesador. A lo largo de la historia han existido diferentes tipos:

• Zócalos ZIF y NZIF: Utilizados en procesadores 486, Overdrive y los primeros Pentium. Los zócalos ZIF (Zero Insertion Force) se caracterizan por tener una palanca que permite insertar y retirar el microprocesador sin necesidad de aplicar fuerza.
• Slots: Formatos como el Slot 1 (Intel) o el Slot A (AMD) montaban el procesador en una tarjeta vertical, similar a una tarjeta de expansión.

Instalación del Microprocesador (µP)

Para colocar correctamente un microprocesador en su zócalo, se deben seguir estos pasos:

1. Verificar la compatibilidad entre el microprocesador y el zócalo, incluyendo las tensiones de funcionamiento.
2. Si el zócalo es ZIF, levantar la palanca para abrirlo.
3. Alinear el pin 1 del microprocesador (normalmente marcado con un triángulo) con la marca correspondiente en el zócalo.
4. Colocar la pasta térmica entre la superficie del microprocesador y el disipador para mejorar la transferencia de calor.
5. Instalar el sistema de refrigeración (disipador y/o ventilador) sobre el microprocesador.
6. Comprobar la configuración de los jumpers (si es necesario) para ajustar la frecuencia de trabajo y el modelo del µP. En los modelos actuales, esta configuración suele ser automática.

Optimización y Rendimiento: El Overclocking

¿Qué es el Overclocking?

El overclocking consiste en aumentar la frecuencia de reloj del microprocesador (µP) por encima de su velocidad nominal especificada por el fabricante. La velocidad final se calcula con la siguiente fórmula:

Velocidad del µP = Frecuencia del bus externo * Multiplicador

Pasos para Realizar Overclocking

1. Consultar el manual de la placa base. Si no se dispone de él, buscar información con el número de serie de la misma. Si no es posible acceder a esta información, es recomendable no continuar.
2. Identificar los parámetros que se pueden modificar en la BIOS/UEFI:
   • Frecuencia del bus del sistema.
   • Multiplicador del reloj del µP.
   • Tensiones de alimentación.
3. Aumentar la velocidad en pequeños incrementos (generalmente no más de un 10% de la velocidad original para empezar) y probar la estabilidad del sistema.

Para obtener una mejora real en el rendimiento del ordenador, no solo basta con aumentar la velocidad de cómputo del procesador; otros componentes como la memoria RAM o el disco duro también son cruciales.

Riesgos y Desventajas del Overclocking

• Pérdida de la garantía: El overclocking anula la garantía del fabricante del procesador y, en ocasiones, de la placa base.
• Riesgo de sobrecalentamiento: Puede causar daño permanente al microprocesador si la refrigeración (disipador y ventilador) no es adecuada.
• Reducción de la vida útil: Forzar los componentes acelera su degradación y acorta su vida útil.

Notas sobre Refrigeración

• Es fundamental emplear pasta térmica de buena calidad para asegurar una correcta disipación del calor.
• Existen sistemas de refrigeración avanzados, como los que utilizan una célula Peltier (refrigeración termoeléctrica).

Conectores y Puertos de la Placa Base

Conectores Internos

La placa base cuenta con múltiples conectores internos para la alimentación, los botones del panel frontal, el altavoz del sistema y el teclado (en modelos antiguos). Los sistemas síncronos utilizan una señal de reloj para coordinar la transmisión de información entre los componentes.

Zócalos de Memoria RAM

Son los conectores donde se instalan los módulos de memoria. Han evolucionado a lo largo del tiempo, con diferentes números de contactos (30, 72, 168, 184, etc.) y formatos:

• SIMM (Single In-line Memory Module)
• DIMM (Dual In-line Memory Module)

Puertos de Comunicación Externos

Puertos Serie y Paralelo (Legacy)

En placas base anteriores a la era 486, estos puertos no estaban integrados y requerían tarjetas de expansión adicionales. En los modelos más modernos, han sido reemplazados por tecnologías como el USB.

• Puerto Serie (COM): Transmite los datos bit a bit de forma secuencial. Utiliza conectores tipo D-sub de 9 o 25 pines y funciona gracias al chip UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter). Los puertos COM1 y COM2 alcanzaban velocidades de hasta 115.2 kb/s y se usaban para conectar periféricos de baja velocidad como el ratón, el teclado o módems.
• Puerto Paralelo (LPT): Transmite múltiples bits simultáneamente (generalmente 8) a través de varios canales. También conocido como puerto de impresora, utiliza un conector D-sub de 25 pines y el estándar Centronics, con velocidades de hasta 500 kB/s.

Configuraciones del Puerto Paralelo

• SPP (Standard Parallel Port): 500 kB/s.
• EPP (Enhanced Parallel Port): Hasta 2 MB/s, bidireccional, ideal para escáneres o impresoras.
• ECP (Extended Capabilities Port): Hasta 2.4 MB/s, con DMA (Acceso Directo a Memoria).
• ECP+EPP: Incorpora un búfer de datos (una pequeña memoria de almacenamiento temporal) para mejorar la transferencia.

Puerto USB (Universal Serial Bus)

Es un bus que se ha convertido en el estándar para la conexión de periféricos. Permite conectar hasta 127 dispositivos a un único controlador (host) y la longitud máxima del cable por segmento es de 5 metros.

• USB 1.0/1.1: Ofrecía dos velocidades: 1.5 Mbit/s (Low Speed) y 12 Mbit/s (Full Speed).
• USB 2.0 (High Speed): Aumentó significativamente la velocidad de transferencia hasta 480 Mbit/s.
• USB 3.0 (SuperSpeed): Introdujo mejoras clave como la comunicación full-duplex (transmisión y recepción simultánea), una mejor gestión de la energía y velocidades de hasta 5 Gbit/s.

Puerto Infrarrojo (IrDA)

Permite la comunicación inalámbrica mediante señales de infrarrojos.

• Alcance: Aproximadamente 1 metro.
• Sensibilidad: Requiere una alineación precisa entre emisor y receptor.
• Velocidad: Máxima de 4 MB/s.
• Funcionamiento: Es bidireccional y emula un puerto serie.
• Estándar: Es una tecnología de estándar abierto.