PLACA BASE

FUNCIONAMIENTO DE LA PLACA BASE

Reloj. Genera impulsos eléctricos.

RELOG

Corrienteeléctricacontinua.

Impulsoseléctricosa intervalosconstantes.

SEÑAL ANALÓGICA.

SEÑAL DIGITAL.

BUS

Transmisión digital.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Ancho del bus: 14 bits.

MICROREGISTRO DE INSTRUCCION

1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0

¡ Arrancael reloj !

El micro genera códigobinario.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

MICRO

1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1

B U S 14 BITS

1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1

1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0

El primer PC disponía sólo de un bus de sistema unificado:

CPU, la RAM y todos los dispositivos de entrada/salida accedían al bus del sistema a la misma velocidad y de la misma manera.

Esta configuración fuerza a la CPU a transferir datos a la misma velocidad que los dispositivos de E/S y por tanto puede considerarse como una perdida de rendimiento del sistema.

Sin embargo en aquella época las CPUs trabajaban a velocidades bastante bajas, por lo que esta configuración era viable.

A partir de los sistemas 80386:

El bus de entrada/salida no podía funcionar a la misma velocidad que lo hacían la

CPU y la RAM, y debido a esto se separaron, así fue posible optimizar el bus de sistema de forma independiente, pudiendo funcionar con la máxima velocidad permitida por la CPU y la RAM.

A partir del Pentium II, el bus que conecta la CPU con la placa base ha recibido el nombre de front-side bus (FSBFSB)

Este bus es el que comunica el procesador con el chipset y con la memoria. Como complemento de este bus tenemos el Back-Side Bus.

Mientras que el bus frontal describe la interfaz entre la caché de nivel 2 del procesador y la placa base, el bus posterior (BSB(BSB) describe la interfaz entre la caché de nivel 1, en el núcleo del procesador y la caché de nivel 2

El FSB o el bus externo indica la velocidad con la que el procesador (SE COMUNICA CON LA “PLACA”), luego sera vital en la velocidad con que puede acceder a la memoria RAM. La frecuencia interna y externa no tienen porque ser iguales. Un procesador Pentium con una frecuencia interna de 200 MHz se comunica con el exterior con una frecuencia de bus externa de 66 MHz mientras que el Pentium con 60 MHz cuenta con la misma frecuencia interna y externa.

Todo bus puede dividirse en el bus de direcciones, el bus de datos y el bus de control

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Buses del sistemaBuses del sistema

Back Side Bus (BSB): Describe la interfaz entre la caché L1 (memoria dentro del micro) y la caché L2. Raramente se menciona este parámetro. Puede ir a la misma velocidad que el Microprocesador o a la mitad de velocidad que éste.

FSB va a velocidad inferior a la del BSB

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Buses del sistemaBuses del sistema

BSB

FSB

                   

a) Con caché L2 externa b) Con caché L2 interna

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Buses del sistemaBuses del sistema

Ej: Pentium III a 800 MHz.

2 formas de establecer esta velocidad:

FSB: 100 MHz y Multiplicador 8xFSB: 133 MHz y Multiplicador 6x

¿Cuál resulta más rápido?

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Conclusión

Ambos procesan información a la misma velocidad

El último sistema (FSB 133 MHz) lee y escribe Datos de/a memoria un 33% más rápido que el primer sistema (FSB 100 MHz).

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Chipsets: Conjunto de chips dedicados a funciones específicas. Ej: el chipset del teclado, controla al teclado

ChipsetsChipsets

Chipset

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ChipsetsChipsets

SouthBridge

NorthBridge

En los primeros equipos había un chip o circuitoIndependiente para cada función.

Posteriormente docenas de circuitos independientesse agruparon en unos pocos.

Los chipsets más modernos se agrupan en la actualidad en dos:

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ChipsetsChipsetsNorthBridge:

Circuito que interconecta la CPU con los componentesde alta velocidad del sistema (AGP, RAM, ...) a travésdel FSB. Funciones:

Determina el tipo de memoria, cantidad y velocidadde la misma que puede instalarse en el equipo.Velocidad del microprocesador.Tipo de AGP (2x ó 4x)PCI Express (x1,x2,x4,x8,x12,x16)Cuando la grafica esta integrada en la placa, gestiona todo el video

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ChipsetsChipsets

SouthBridge:

Circuito responsable de la interconexión de la CPU con los componentes más lentos del sistema (USB, ISA, IDE,etc.) Funciones:

Control de la BIOSNúmero de ranuras de expansión direccionadas.Tipo de USB soportado (1.1 ó 2)Plug &Play, DMA, interrupciones, el reloj, teclado, etcVelocidades de discos duros soportadas (ATA 100,ATA133, etc.)

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Un bus es un canal en el que fluye la información entre dos o mas dispositivos → canal de comunicación

Ancho de bus: N bitsVelocidad de bus: velocidad a la que

circula la información en cada canal. Se expresa en MHz

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El ancho de banda de un bus es la cantidad máxima de información que puede fluir por el por unidad de tiempo.

Se expresa en MB/s Por ejemplo:

Bus de 32 bits y velocidad de 33,33 Mhz

ABBUS= 32 bits x 33,33= 1.065 Mb/s = 133 MB/s

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Bus del sistema.

BUSBUS CHIPSETMICRO RAM

BUS

PERIFÉRICOS

BUS DEDATOS

PERIFÉRICOS

Clases de Bus.

BUS de direcciones

BUS dedatos

BUS dedatos

CHIPSETMICRO RAM

BUS de direcciones

BUS decontrol

BUS decontrol

BUS DECONTROL

Chipset. Comunica cada bus coordinando sus frecuencias.

BUSsistema

BUSsistema

CHIPSET

MICRO RAM

BUS PCIBUS AGP

Dispositivos

PCI Sistemagráfico

DispositivosISA

100 MHz. 100 MHz.

33 MHz. 66 MHz.

8 MHz.

Diagrama lógico de una placa base

Representa los diferentes buses que hay en la placa y su interconexión

El chipset es el conjunto formado por el puente norte y el puente sur

El chipset es el componente principal de una placa madre

El puente norte

El puente norte (Memory Controller Hub) conecta los buses rápidos del ordenador que son los que utilizan los componente centrales

FSB (Front Side Bus) es el bus que conecta a la CPU con el puente norte Bus de memoria es el bus que conecta a los bancos de memoria con el

controlador de memoria Los buses de las tarjetas gráficas AGP o PCI-Express se conectan al

puente norte para mejorar su rendimiento de acceso a memoria. Hoy en día la mayoría de las placas utilizan un sistema de reloj asíncrono

entre bus de Memoria y FSB

El puente sur

Es la parte del chipset que interconecta los buses lentos del ordenador que utilizan los periféricos y tarjetas de expansión

Tradicionalmente el SB conectaba el BUS PCI o ISA con el NB Con la aparición de nuevos buses y el “agotamiento” de PCI el

resto de buses se comenzaron a conectar directamente al SB para evitar saturar el BUS PCI

Diagrama lógico con controlador de memoria integrado

El puente norte se incluye dentro del procesador

A veces tambien se incluye la conexión con el sistema de video o una tarjeta de video integrada

El Chipset

El chipset (conjunto de chips) es el conjunto de puente norte (si existe) y sur

Cada chipset se diseña para un socket y familia de procesadores

Normalmente el chipset solo es compatible con un tipo de memoria principal aunque hay algunos chipset híbridos

El chipset también marca las velocidades máximas de procesador y memoria

EJERCICIO 3Identificar dos chipsets actuales para placas

base para procesadores AMD e Intel de sobremesa– Fabricante– Modelo– Socket– Diagrama del chipset– Controlador de memoria integrado en Northbridge o

en CPU– Tipo de CPU soportada– Velocidad máxima de memoria en MHz– Doble canal o triple canal

BIOSLa BIOS (Basic Input Output System) es un conjunto de

rutinas de entrada/salida básicas que provee la placa madre y que residen en una ROM

Además la BIOS se encarga del arranque del SO, la configuración hardware y ejecutar el POST (Power On Self Test)

Con el tiempo las rutinas del I/O han dejado de utilizarse

El valor de los parámetros de configuración de la BIOS se almacena en la CMOS

La CMOS es una memoria volátil que cuando el PC está apagado se alimenta de una pila de botón

El borrado de la CMOS se realiza normalmente puenteando un jumper o quitando la pila durante unos minutos.

CHIPSET---NOTAS

EXISTEN PEQUEÑAS VARIANTES DEL ESQUEMA, COMO UNIR NORTHBRIDGE Y EL SOUTHBRIDGE EN UN UNICO CHIP,; O PRESUMIR DE TRES CHIPS EN LUGAR DE DOS, COMO HIZO INTEL CON SU COMBINACION

(G)MCH+ICH+FWH

LAMENTABLEMENTE, A VECES ESTOS CHIPS RECIBEN OTROS NOMBRES ; POR EJEMPLO:

EN NVIDIA SPP: SYSTEM PLATFORM PROCESSOR, EL

NORTHBRIDGE IGP: INTEGRATED GRAPHICS PROCESSOR, UN

NORT...CON CONTROLADORA GRAFICA INCORPORADO

MCP: MEDIA AND COMMUNICATIONS PROCESSOR, EL SOUTHBRIDGE

INTELINTEL MCH O GMCH: MEMORY CONTROLLER HUB Y EL GRAPHICS AND

MEMORY CONTROLLER HUB; EN REALIDAD NO SON MAS QUE NORTHBRIGE, SIN O CON CONTROLADORA GRAFICA

IOH INPUT/OUTPUT HUB, ES COMO DESCRIBE INTEL AL NORT... DE PRIMER CHIPSET PARA CORE I7/I5/I3, EL X58;LOGICO, LA CONTROLADORA DE MEMORIA YA NO ESTA EN EL SINO EN EL MICRO

PCH: PLATAFORM CONTROLLER HUB—TODO ESTA EN UN UNICO CHIP

ICH I/O CONTROLLER HUB (UN SOUTHBRIDGE) FWH: FIRM WARE HUB, UN SIMPLLE CHIP DE BIOS (FIRMWARE)

Las características principales a tener en cuenta a

la hora de elegir un chipset son las siguientes:

• Tipo de CPU soportado

• Velocidad del bus de sistema

• Tipo de memoria RAM soportado

• Tamaño máximo de los módulos de memoria RAM

• Soporte para el controlador de disco duro (IDE, SCSI, SATA o SAS)

• USB / FireWire / Audio / etc...

SISTEMA DE COMUNICACION ENTRE LOS DOS CHIP

DMI DMI DIRECT MEDIA INTERFACE (INTEL) HYPERTRANSPORTHYPERTRANSPORT (NVIDIA O ATI) V-LINK (VIA) MuTIOL (SiS)

EJERCICIO 4

BUSCA INFORMACION SOBRE LAS TECNOLOGIAS SIGUIENTES

DMI DMI HYPERTRANSPORTHYPERTRANSPORT V-LINK MuTIOL

EJERCICIO 5

BUSCA INFORMACION SOBRE UEFI

HyperTransport:

Lo puedes encontrar tanto en quipos de AMD, como de Nvidia, o Apple. AMD decide incluir el controlador de memoria dentro del chip y debido a esto descarga el bus de un gran trasiego de información. Este elemento es una de las razones por las cuales los procesadores Athlon fueron durante unos años los reyes en prestaciones.

Hyper Transport (HT):  también conocido como Lightning Data Transport (LDT) es una tecnología de comunicaciones bidireccional, que funciona tanto en serie como en paralelo, y que ofrece un gran ancho de banda en conexiones punto a punto de baja latencia. Se publicó el 2 de abril de 2001. Esta tecnología se aplica en la comunicación entre chips de un circuito integrado ofreciendo un enlace (ó bus) avanzado de alta velocidad y alto rendimiento; es una conexión universal que está diseñada para reducir el número de buses dentro de un sistema, suministrando un enlace de alto rendimiento a las aplicaciones incorporadas y facilitando sistemas de multiprocesamiento altamente escalables.

DMI(Direct Media Interface): Es la respuesta de Intel al Hypertransport de AMD. Ha estado

presente en varias versiones de los procesadores del fabricante. En principio conectaba el controlador de memoria con la parte del chipset encargado de comunicarse con los otros elementos de la placa base. Cuando Intel integra el controlador en el procesador se encarga de conectar este a esa parte del chipset al que están conectados todos los dispositivos. En los procesadores más modernos y por lo tanto que tienen un mayor número de elementos integrados en la CPU, las necesidades de este enlace en cuanto a velocidad son menores, y por lo tanto su importancia en las prestaciones decrece.

El Desktop Management Interface: (DMI) genera un framework standard para gestión y seguimiento de componentes en un ordenador de sobremesa, portátil o servidor, creando una abstracción de esos componentes desde el software que los gestiona. El desarrollo de DMI señaló los primeros pasos de la Distributed Management Task Force (DMTF) en la creación de estándares de gestión equipos. Antes de la introducción de DMI, la información sobre los detalles sobre los componentes en un ordenador personal podían hallarse en fuentes de información no estandarizadas.

V-LINK (VIA):

V-LINK es un BUS de alto ancho de banda, para permitir la comunicación entre los chipsets Norte y SUR.

V-Link: El Southbridge integra cada vez mayor número de dispositivos a conectar y comunicar por lo que fabricantes como AMD o VIA Technologies han desarrollado tecnologías como Hyper Transport o Ultra V-Link respectivamente para evitar el efecto cuello de botella que se producía al usar como puente el bus PCI.

MuTiol: El 645 North Bridge utiliza interconexión MuTIOL SiS 'para interactuar con el 961 South Bridge. Este autobús funciona a 66 MHz y es el doble de bombeo lo que significa que transfiere los datos dos veces (y aborda una vez) por ciclo de reloj

UEFIEFI es una alternativa mas moderna a la BIOSEs un rediseño del proceso de arranque del

ordenador y de las rutinas ofrecidas por la BIOSSoluciona las limitaciones de espacio de la BIOS de

1MB y el modo de 16bits del procesadorSoluciona con GPT las limitaciones del MBR que

impide mas de 4 particiones primarias y discos de 2,2TB

Reemplaza al gestor de arranque ya que es el propio EFI quien lanza el SO

Windows solo soporta UEFI en 64bitsPara arrancar desde GPT-UEFI en Windows se

necesitan Windows vista o posterioresLas placas con UEFI incluyen tambien una BIOS

clásica para compatibilidad