¿Qué es una placa base? Definición, componentes y funciones

La placa base de una computadora suele ser la placa de circuito impreso más grande en el chasis de una máquina. Distribuye electricidad y facilita la comunicación entre y hacia la unidad central de procesamiento (CPU), la memoria de acceso aleatorio (RAM) y cualquier otro componente del hardware de la computadora. Existe una amplia gama de placas base, cada una de las cuales está diseñada para ser compatible con un modelo y tamaño específico de la computadora.

Dado que los diferentes tipos de procesadores y memorias están destinados a funcionar mejor con ciertos tipos de placas base, es difícil encontrar una placa base que sea compatible con cada tipo de CPU y memoria. Los discos duros, por otro lado, generalmente son compatibles con una amplia variedad de placas base y se pueden usar con la mayoría de las marcas y tipos.

La placa base de una computadora se puede encontrar dentro de la carcasa de una computadora, que es el punto de conexión para la mayoría de los elementos y periféricos de la computadora. Cuando se trata de computadoras de torre, se puede buscar una placa base en el lado derecho o izquierdo de la torre; la placa de circuito es la más significativa.

Las primeras placas base para computadoras personales incluían relativamente menos componentes reales. Solo se incluyeron una CPU y algunos puertos de tarjeta en la primera placa base de PC de IBM. Los usuarios insertaron varios componentes, incluida la memoria y los controladores para unidades de disquete, en las ranuras provistas.

Compaq se convirtió en la primera empresa en utilizar una placa base que no estaba basada en un diseño creado por IBM. La nueva arquitectura utilizó una CPU fabricada por Intel. Cuando las ventas de Compaq comenzaron a despegar, otras empresas rápidamente siguieron su ejemplo, aunque varias empresas de la industria creían que era un movimiento arriesgado.

Pero en la década de 1990, Intel tenía una participación dominante en el mercado de placas base para computadoras personales. Asus, Gigabyte Technology y Micro-Star International (MSI) son las tres empresas más influyentes en esta industria. Sin embargo, Intel sigue siendo uno de los diez mejores fabricantes de placas base del mundo, a pesar de que Asus es ahora el mayor fabricante de placas base del planeta.

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Para comprender qué son las placas base y qué hacen, primero debemos examinar sus diversos tipos y especificaciones.

Debido a sus dimensiones físicas más grandes (que se pueden medir en centésimas de milímetro), estas placas base no funcionan correctamente con computadoras que entran en la categoría de escritorios más pequeños. Un tamaño físico más grande dificulta la instalación de nuevos controladores de hardware.

Las conexiones de alimentación de estas placas base tienen forma de enchufes y enchufes con seis puntas cada uno. Debido a la dificultad para reconocer estas conexiones de alimentación, los usuarios suelen tener problemas al intentar conectarlas y operarlas. En la década de 1980, las placas base de este tipo estaban de moda y continuaron fabricándose hasta bien entrada la década de 2000.

ATX es una versión mejorada de la placa base AT que Intel creó en la década de 1990. Su nombre significa "tecnología avanzada extendida" y sus iniciales significan "tecnología avanzada". A diferencia de AT, es mucho más compacto y permite intercambiar los componentes asociados. Los elementos de conexión han sido testigos de un importante progreso y desarrollo.

La longitud y el ancho de estas placas base, medidas en milímetros, también son de 244 mm (las métricas de tamaño difieren según el fabricante). Esta placa base tiene menos puertos y ranuras que la placa ATX estándar.

Los usuarios que no desean conexiones excesivas y actualizaciones posteriores, como agregar más RAM, una GPU adicional u otras tarjetas de interconexión de componentes periféricos (PCI), son más adecuados para este tipo de placa base que otras.

Esta placa base podrá instalarse en cualquier caso con espacio suficiente para albergar 244 mm por 244 mm. También se puede instalar en cajas más grandes que sean compatibles con placas base ATX estándar o ATX eXTENDED.

Las dimensiones de esta placa base son 344 milímetros por 330 milímetros (las dimensiones variarán según los diferentes fabricantes). Esta placa base admite una configuración de CPU simple o doble y tiene hasta ocho ranuras de RAM.

Además, tiene una mayor cantidad de PCIe (donde e es para Express) y ranuras PCI, que se pueden usar para agregar tarjetas PCI para una amplia gama de aplicaciones. Tanto las estaciones de trabajo como los servidores pueden utilizar este software. Hay suficiente espacio en todas las placas base eATX, lo que las hace ideales para computadoras de escritorio, gracias al importante espacio provisto para el flujo de aire y la conexión de varios componentes.

Estas placas base ATX Form Factor no gozan del mismo grado de popularidad que sus contrapartes ATX Form Factor. Son los que dentro de la familia ATX se consideran los más compactos. Fueron diseñados para ocupar una cantidad mínima de espacio y tenían un precio mínimo. Flex ATX es una modificación de mini ATX que Intel creó entre 1999 y 2000. Es un estándar de placa base.

En comparación con iteraciones anteriores, esto tiene dos mejoras significativas. El primer cambio fue que los puertos de salida y entrada se trasladaron a la parte posterior del dispositivo, y el segundo cambio fue la adición de una tarjeta vertical, que permite que el dispositivo tenga ranuras adicionales y facilita la conexión de componentes.

Hay una implementación de algunas de estas funcionalidades en la placa base AT. El principal inconveniente de esta placa es que no tiene ningún puerto gráfico acelerado (AGP), lo que da como resultado una conexión a PCI que se realiza directamente. Las nuevas placas extendidas de bajo perfil (NLX) son donde se han abordado los problemas presentes en estas placas base.

La tecnología balanceada extendida, abreviada como BTX, es una estrategia desarrollada para cumplir con los requisitos de las tecnologías emergentes, que exigen un mayor consumo de energía y, como resultado, emanan más calor. A mediados de la década de 2000, Intel cesó la producción futura de placas BTX para concentrarse en CPU de bajo consumo.

Dado su tamaño diminuto en comparación con una placa base típica, estas placas se denominan Pico. Aunque se comparte la mitad superior del BTX, se proporciona soporte para dos ranuras de expansión. Sus características diferenciales son las tarjetas de media altura o riser, y está diseñado para satisfacer las necesidades de las aplicaciones digitales.

Es importante tener en cuenta que no existe una versión de tamaño regular de la placa base extendida de tecnología de la información (ITX). En su lugar, la placa base se ha reducido a una forma más compacta que en iteraciones anteriores. Fue desarrollado en la década de 2000 y sus medidas son de 17 por 17 centímetros.

Debido a su consumo de energía reducido y capacidades de enfriamiento más rápidas, se usa principalmente en computadoras con un factor de forma pequeño (SFF). Dado que tiene un nivel relativamente bajo de ruido del ventilador, la placa base es la más recomendada para su uso en sistemas de cine en casa porque mejorará el rendimiento general del sistema.

El nombre "Intel 5 × 5" se le dio inicialmente a la placa base ahora conocida como Mini-STX, que significa tecnología de mini zócalo extendida. Aunque se presentó en 2015, la placa base tiene unas dimensiones de 147 milímetros por 140 milímetros. Esto se convierte en una longitud de 5,8 pulgadas y un ancho de 5,5 pulgadas; por lo tanto, el nombre 5×5 es bastante engañoso.

La placa Mini-STX es 7 milímetros más larga de adelante hacia atrás, lo que la hace algo rectangular. Esto contrasta con la forma de otras placas de formato diminuto, como la Next Unit of Computing (NUC) o la mini-ITX, que son cuadradas.

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Cuando enciende su computadora, la fuente de alimentación transfiere electricidad a la placa base para que la use la computadora. Los datos se transportan entre los componentes del conjunto de chips a través de buses de datos y viajan entre las secciones del puente sur y el puente norte.

Las conexiones de datos a la CPU, RAM o PCIe se realizan a través del componente northbridge. Las operaciones realizadas por la RAM son primero "interpretadas" por la CPU como salida después de que la RAM comienza a entregar entradas a la CPU. Después de escribirse en PCIe, los datos se copian o se mueven a la tarjeta de expansión, según el tipo de tarjeta que tenga.

La conexión de datos al sistema básico de entrada/salida (BIOS), el bus serial universal (USB), el accesorio de tecnología avanzada serial (SATA) y el bus PCI son administrados por el componente southbridge. Su computadora puede iniciarse debido a las señales enviadas al BIOS, y los datos enviados a SATA "despiertan" sus unidades ópticas, de disco duro y de estado sólido. La tarjeta de video, la tarjeta de red y la tarjeta de sonido reciben energía de la información almacenada en el SATA.

Los componentes restantes interactúan a través de una señal eléctrica, que les sirve de centro. Estos buses de datos pasan a través de los elementos del puente norte o puente sur de un microchip, que luego se bifurcan a otros componentes como la CPU, RAM, PCI y PCIe, entre otros elementos.

La información enviada a través de los buses se codificará utilizando un lenguaje de programación (1 y 0). Cuando se envía una señal a una placa base desde uno de sus componentes, la placa base la procesará y la traducirá a un idioma que el otro componente pueda comprender. En la mayoría de los sistemas informáticos actuales, todo esto ocurrirá en una fracción de segundo y casi no hay demora entre la entrada y la salida.

Los siguientes son los componentes clave de una placa base:

Las placas base de las computadoras deben tener dos conectores separados que permitan a los usuarios conectar su mouse y teclado externos. Estos conectores se encargan de enviar instrucciones y recibir respuestas de la computadora. Hay dos conectores de teclado y ratón, el PS/2 y el USB. El puerto del sistema personal/2 (PS/2) es un conector mini-DIN que contiene seis pines y conecta el mouse o el teclado a una computadora compatible con IBM. Otras computadoras usan el puerto USB para conectar el mouse o el teclado.

El USB es una interfaz de computadora que conecta computadoras a otros dispositivos, como teléfonos. El puerto USB es una parte importante de una placa base que permite a los usuarios conectar dispositivos periféricos externos como impresoras, escáneres y pendrives a la computadora. Además, permite a los usuarios transferir datos entre el dispositivo y la computadora. Un puerto USB permite a los usuarios conectar dispositivos periféricos sin reiniciar el sistema. Los tipos de USB incluyen USB-A, USB-B, USB-mini, micro-USB, USB-C y USB-3.

La unidad central de procesamiento (CPU) se conoce comúnmente como el cerebro de la computadora. La CPU controla todas las funciones de una computadora. Las CPU están disponibles en diferentes factores de forma, cada uno de los cuales requiere una ranura particular en la placa base. Una CPU puede contener uno o varios núcleos. Una CPU con un solo núcleo solo puede realizar una sola tarea a la vez, mientras que las que tienen varios núcleos pueden ejecutar varias tareas simultáneamente.

Las ranuras de RAM conectan la memoria de acceso aleatorio (RAM) a la placa base. La memoria RAM permite que la computadora almacene temporalmente archivos y programas a los que accede la CPU. Las computadoras con más capacidad de RAM pueden almacenar y procesar archivos y programas más grandes, lo que mejora el rendimiento. Sin embargo, el contenido de la RAM se borra cuando se apaga la computadora. Una computadora generalmente tiene dos ranuras de RAM. Sin embargo, algunas computadoras tienen hasta cuatro ranuras de RAM en la placa base para aumentar la memoria disponible.

El BIOS contiene el firmware de la placa base. Consiste en instrucciones sobre qué hacer cuando se enciende la computadora. Es responsable de inicializar los componentes de hardware y cargar el sistema operativo de la computadora. El BIOS también permite que el sistema operativo de la computadora interactúe y responda con dispositivos de entrada y salida, como un mouse y un teclado.

En algunas placas base, el BIOS heredado se reemplaza por la moderna interfaz de firmware extensible (EFI) o la interfaz de firmware extensible unificada (UEFI). UEFI y EFI permiten que la computadora arranque más rápido, brindan más herramientas de diagnóstico y reparación, y brindan una interfaz más eficiente entre el sistema operativo y los componentes de la computadora.

Los conjuntos de chips de una computadora controlan cómo interactúan el hardware y los buses de la computadora con la CPU y otros componentes. Los conjuntos de chips también determinan la cantidad de memoria que los usuarios pueden agregar a una placa base y el tipo de conectores que puede tener la placa base.

El primer tipo de chipset es el chipset de puente norte. El puente norte gestiona la velocidad a la que la CPU se comunica con los componentes. También controla el procesador, la ranura de video AGP y la memoria RAM.

El segundo tipo de conjunto de chips es el conjunto de chips Southbridge. El conjunto de chips Southbridge controla el resto de los componentes conectados a la computadora, incluida la comunicación entre el procesador y los puertos de expansión, como los puertos USB y las tarjetas de sonido.

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El calor generado cuando la corriente eléctrica fluye entre los componentes puede hacer que una computadora funcione lentamente. Si deja que se acumule demasiado calor sin control, podría dañar los componentes de la computadora. Por lo tanto, una computadora funciona mejor cuando se mantiene fresca. Los ventiladores de enfriamiento aumentan el flujo de aire, lo que ayuda a eliminar el calor de la computadora. Algunos elementos, como las tarjetas adaptadoras de video, tienen ventiladores de refrigeración dedicados.

Las tarjetas adaptadoras están integradas en la placa base para mejorar la funcionalidad de una computadora. Los ejemplos incluyen adaptadores de sonido y video. Las ranuras de expansión permiten a los usuarios instalar tarjetas adaptadoras compatibles. Los ejemplos de ranuras de expansión incluyen la ranura de interconexión de componentes periféricos (PCI), la ranura AGP (que permite la inserción de tarjetas de video), la ranura de bus serie PCI Express y la ranura PCI extendida.

La batería CMOS es una pequeña batería redonda que se encuentra en la placa base de cada computadora. Proporciona energía al chip semiconductor de óxido de metal complementario (CMOS). El chip CMOS almacena la información del BIOS y la configuración de la computadora, incluso cuando está apagada. La batería CMOS permite a los usuarios omitir el restablecimiento de las configuraciones del BIOS, como el orden de inicio, la fecha y la hora, cada vez que encienden su computadora.

Las unidades de almacenamiento almacenan datos de forma permanente o recuperan datos de un disco multimedia. Los dispositivos de almacenamiento se pueden instalar en la computadora como discos duros o en unidades extraíbles que se pueden conectar a la computadora a través de los puertos USB. Las unidades de disco duro (HDD) o las unidades de estado sólido (SSD) son las unidades de almacenamiento principales de las computadoras. Las computadoras con SSD ejecutan tareas mucho más rápido y funcionan mejor que las HDD. Los usuarios también pueden utilizar unidades ópticas como discos compactos para almacenar información.

Los conectores del panel frontal conectan las luces del diodo emisor de luz (LED) en la parte frontal de la carcasa al disco duro, el botón de encendido, el botón de reinicio y el altavoz interno para realizar pruebas. Algunos dispositivos USB y de audio también tienen luces LED.

Estos conectores del panel frontal generalmente se conectan a pequeños pines en la placa base. Aunque los pines están agrupados y codificados por colores, su estructura de diseño varía según el modelo de placa base.

El conector de alimentación proporciona suministro eléctrico a la computadora para que funcione según lo previsto. El conector de la fuente de alimentación tiene 20 pines y convierte la alimentación de CA de 110 V en alimentación de corriente continua (CC) de +/-12 voltios, +/-5 voltios y 3,3 voltios.

Las siguientes son siete funciones de una placa base:

El componente BIOS de la placa base garantiza que el sistema operativo interactúe bien con los dispositivos de entrada y salida, como el teclado y el mouse, para procesar las instrucciones. Esto asegura que los datos enviados a la computadora se muevan como se espera para realizar el propósito previsto. También gestiona el flujo de datos a través de sus puertos USB, lo que permite la transferencia de datos entre dispositivos. Además, garantiza que el procesador pueda acceder a la información de la RAM para aumentar la eficiencia.

La placa base ahorra tiempo, energía y dinero a los consumidores al conectar todas las conexiones de la computadora. La placa base proporciona una plataforma en la que los fabricantes pueden conectar todos los componentes necesarios para garantizar que la computadora funcione. Por lo tanto, ahorra tiempo y energía a los consumidores, ya que no tienen que ensamblar y conectar las diferentes partes manualmente. Además, la recolección de los componentes individuales puede resultar costosa, ya que los consumidores se verían obligados a incurrir en transporte adicional y otros costos diversos.

La placa base proporciona y distribuye la energía de manera óptima. Las computadoras requieren electricidad para funcionar. La placa base tiene un conector de alimentación que conecta la computadora a una fuente de alimentación y la convierte en una forma de energía eléctrica que la computadora puede usar. Después de eso, la placa base asegura que la corriente eléctrica se distribuya de manera óptima a los diferentes componentes del sistema.

La placa base cuenta con una tecnología de circuitos integrados con conexiones predefinidas que aseguran que cada elemento reciba la potencia necesaria. Además, los circuitos aseguran que se consuma menos energía para hacer de la computadora una máquina de bajo consumo.

La placa base facilita la comunicación entre diferentes componentes. Para que una computadora procese un conjunto particular de instrucciones, a veces puede requerir que varios componentes se comuniquen y trabajen juntos para completar la tarea. En tales escenarios, la placa base se basa en su tecnología de circuito para permitir la comunicación entre estos componentes. La placa base también puede depender de algunos de sus componentes, como la CPU, el BIOS, los puertos de expansión y los puertos USB, para interactuar con el sistema operativo de la computadora.

La placa base aumenta las capacidades de una computadora. Las placas base a menudo transforman las capacidades de una computadora. Por ejemplo, tienen características y funcionalidades adicionales, como capacidades integradas de sonido y video que pueden mejorar la salida de la computadora. Las placas base también permiten a los usuarios conectar dispositivos periféricos, como impresoras, lo que permite que las computadoras realicen tareas adicionales, como imprimir documentos. Además, los usuarios pueden ampliar y actualizar las piezas de la placa base fabricadas en fábrica, como las ranuras de memoria o los discos duros, para aumentar las capacidades de sus computadoras.

Una buena placa base aumenta la confiabilidad general de la computadora. Una placa base de alta calidad proporciona una base estable para que funcionen sus componentes. Una buena placa base tiene el enfriamiento adecuado y su tecnología de circuito integrado está establecida. Estos factores le permiten controlar el hardware de la computadora de manera eficiente al garantizar que cada elemento funcione como se espera y se comunique con los demás componentes. Una computadora confiable realiza tareas de manera eficiente y, por lo tanto, mejora la experiencia del usuario.

La placa base reduce la duplicación de esfuerzos y simplifica el trabajo de los usuarios de computadoras. Mientras que las computadoras tradicionales venían preinstaladas con BIOS, las modernas vienen preinstaladas con EFI y UEFI. BIOS, EFI y UEFI permiten que las computadoras arranquen sin necesidad de que los usuarios reconfiguren las configuraciones básicas, la fecha y la hora. También cargan el sistema operativo en la memoria. Por lo tanto, estos componentes de la placa base permiten a los usuarios concentrarse en otras tareas productivas.

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Las placas base son una parte tan esencial de los sistemas informáticos que incluso los modelos en miniatura como Raspberry Pi tienen una a bordo. Controlan todo el funcionamiento de la computadora al permitir que otras partes (la CPU, los controladores, los puertos, etc.) se comuniquen entre sí. Una placa base potente también es costosa de fabricar y reemplazar, y es uno de los componentes más duraderos de una PC.

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Fuente de la imagen: Shutterstock

Escritor técnico