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Facultat d’Informàtica de Barcelona Curso 2004-2005
Contenido: ¢ Juego de Chips ¢ Formatos Placas Base ÍÍnnddiiccee
Juego de Chips Formatos Placa Base ¢ AT, Baby AT ¢ ATX, micro ATX, Flex ATX, LPX ¢ BTX
– 2 – Arquitectura del PC Dept. Arquitectura de Computadors JJuueeggoo ddee CChhiippss
¿Que es el juego de chips? ¢ El “Chipset” es el conjunto de chips que se encargan de controlar determinadas funciones del ordenador ò La forma en que interacciona el procesador con la memoria o la caché ò El control de los puertos y slots ISA, PCI, AGP, USB, … Chipsets ¢ La polivalencia actual de los PC depende básicamente al chipsets ¢ No son reemplazables ò Están soldados a la placa base ¢ Objetivos ò Minimizar el número de chips que integran una placa base » Reduce el coste » Evita prolongados períodos de testeo y validación » Reduce el tiempo de desarrollo de una nueva placa base » Reduce el tamaño de la placa base ò Aglutinar en ellos una funcionalidad creciente » Centralizando las funciones del PC en dos o tres chips
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Chipsets ¢ Realiza todas las funciones vitales de un PC ò Inicialmente todas las funciones se realizaban en chips separados ò Dispositivos a los que ha reemplazado » Controladores de: memoria, EIDE, Teclado, Interrupciones, DMA, ratón PS/2, IrDA, RTC (Real Time Clock), etc ¢ Los chipsets ganan mayor relevancia a partir del Pentium ò Necesarios porque el bus de procesador va a distinta velocidad que los buses de expansión ¢ La mayoría de juegos de chips actuales están formados por dos chips ò Puente Norte o Chipset Norte (North Bridge) ò Puente Sur o Chipset Sur (South Bridge) Chipset Norte ¢ Está situado cerca del procesador ¢ Es el único chip que se comunica con el procesador ¢ Aglutina las funciones de los controladores de buses ò Controladores de memoria ò Controladores de cache ò Controladores AGP, PCI
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Chipset Sur ¢ Aglutina todas las funciones de Entrada/Salida y los controladores de periféricos ò Controladores IDE ò Controladores Serie, USB, FireWire ò CMOS RAM y las funciones del RTC ò Contiene todos los componentes heredados de arquitecturas anteriores » Ej: controlador bus ISA, IRQ, DMA Antecedentes ¢ Una placa base original del PC (8088) está compuesta por unos 50 chips ò 3 para el microprocesador, 18 para la memoria, 2 para la ROM-BIOS, 4 para el controlador de memoria, entre 4 y 6 para controlar los dispositivos periféricos (controlador de teclado y PIT) y unos 25 adicionales para funciones diversas (laches direcciones y datos, UARTS’s,...) ¢ Las primeras funciones que se aglutinaron fueron las de E/S que normalmente estaban en tarjetas de expansión y las de control de periféricos simples. ò Apareció el chip “Super I/O” que integra: » Controladores de disco, controladores serie y paralelo, controladores de teclado y ratón, el enlace BIOS
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Controladores independientes en los primeros PC
Función Chip PC/XT AT Procesador 8088 / 8086 80286 Coprocesador Matemático 8087 80287 Generador de reloj 8084 82284 Controlador de Bus 8288 82288 System Timer 8253 8254 Controlador de Interrupciones primario 8259 8259 Controlador de Interrupciones secundario - 8259 Controlador DMA primario 8237 8237 Controlador DMA secundario - 8237 CMOS-RAM / RTC (Real Time Clock) - MC146818 Controlador de teclado 8255 8042
¢ En 1986 aparece lo que podría considerarse el primer chipset ò Lo presenta la empresa “Chips and Technologies” ò Es un único chip que integra todos los controladores del PC-AT
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Primeros Chipsets ¢ Se puede considerar que parecieron con el Pentium ò Los chipsets de los 486 y anteriores carecen de mayor importancia ya que no influían en el rendimiento general del PC ¢ Intel sacó sus primeros chipsets para el procesador Pentium ò Nunca antes había fabricado chipsets y obtuvo un gran éxito ò Fueron los primeros en integrar todas las funciones y dividirlas en dos chips (Chipset Norte y Chipset Sur) además del chip Super I/O ò Marcaron una revolución en las placas base ya que sus chipsets incluían un gran número de funciones de control ¢ A partir del Pentium aparecieron diversos fabricantes que también se dedicaron a fabricar chipsets para procesadores ò VIA, ALI, SIS, nVIDIA, … ò Todos intentan mejorar el rendimiento de del PC y añadir funcionalidades ¢ Un chipset puede determinar mucho el rendimiento de PC. ò El primer chipset de Intel fue el 82430FX (formado por 4 chips). Este chipset podía controlar hasta 128 MB de RAM, pero sólo podía hacer caché de 64 MB » Un PC con este chipset y con 128 MB de RAM era un 15% más lento que el mismo PC con sólo 64 MB
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Chipsets ¢ Para cada procesador existen multitud de chipsets ò De diferentes marcas y con diferentes capacidades ò La mayoría de chipsets de una marca para un procesador utilizan el mismo Chipset Sur y lo único que van variando es el Chipset Norte » Así que cuando se refieren a un modelo de chipset, normalmente sólo se refieren al Chipset Norte ò Algunas versiones de Chipset Norte pueden llegar a integrar hasta controladores gráficos ò La comunicación entre el Chipset Norte y el Sur se hace con un enlace y protocolo específico a cada fabricante. ¢ Cada vez que aparece un nuevo procesador (core) con un controlador de bus distinto, un nuevo bus de expansión, nuevos tipos de memoria, etc, se construye un nuevo Chipset
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Buses de conexión
CPU CPU
BACKSIDE BUS BUS LOCAL (BUS TRASERO)
CHIPSET BUS DE EXPANSIÌN CACHE L2
BUS LOCAL FRONTSIDE BUS (BUS FRONTAL) CACHE L2 CHIPSET BUS DE Externa EXPANSIÌN
BUS DE MEMORIA BUS DE MEMORIA
Memoria Memoria Principal Principal
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Esquemas de conexión Intel
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Esquemas de conexión Intel
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Esquemas de conexión
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Esquemas de conexión
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Rendimiento del Chipset ¢ Antiguamente, las funciones del chipset eran relativamente sencillas de realizar y el chipset apenas influía en el rendimiento del PC ò El chipset era el último elemento al que se le concedía importancia a la hora de comprar una placa base ¢ En la actualidad, de la calidad y las características del chipset dependerán: ò Obtener o no el máximo rendimiento del procesador ò Las posibilidades de actualización del PC ò El uso de tecnologías más avanzadas de memorias y periféricos ¢ El uso de un buen chipset no implica que la placa base en conjunto sea de calidad ni bien diseñada ò Ejemplo: Un chipset puede saber controlar FireWire y la placa base no tener los conectores o puede saber controlar 4 GB de memoria RAM y la placa base sólo dispone de zócalos para 1,5 GB
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El fiasco ¢ Con la aparición del Pentium III Intel diseñó un nuevo chipset, el i820 que apareció en diciembre de 1999 ¢ Intel predijo que la memoria Rambus sería el futuro ò Tenía un acuerdo de exclusividad de uso con Rambus ¢ El Chipset i820 controlaba nativamente sólo memorias Rambus ¢ Como las memorias Rambus no tuvieron mucho éxito ò Para aprovechar el i820 y utilizar memorias SDRAM, Intel creo un chip intermedio, el MTH (Memory Translator Hub) » Mayor coste (un chip más) » Perdida de rendimiento debido a la conversión ¢ En el verano del 2000, Intel descubrió un error en el chip MTH ò Tenia una extrema sensibilidad al ruido eléctrico » Cuelgues ocasionales y corrupción de datos transportados de memoria ò Intel se vio obligada a recuperar y retirar del mercado más de un millón de placas » La factura ascendió a 253 millones de dólares
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Form Factors ¢ El formato de una placa base determina: ò Las dimensiones físicas de su área rectangular » Ello determina en qué tipo de caja va a poder conectarse ò La distribución, número y tipos de los anclajes ò La distribución de sus componentes ò Directrices de ventilación para favorecer las disipación térmica ò Las necesidades de alimentación » Conectores, mecanismos de seguridad, protecciones eléctricas, funcionamiento
¢ Desde el primer PC hasta la actualidad ha habido 3 formatos básicos de placa base con algunos derivados ò AT ‰ Baby AT, Full-Size AT, LPX ò ATX ‰ ATX, Micro ATX, Flex ATX, NLX, Mini-ITX, WTX ò BTX
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AT Form Factor ¢ Es el formato más viejo y de mayor tamaño de todos ¢ Definían un único conector externo para el teclado ¢ Baby-AT ò Corresponde a la placa base original de los primeros PC ò Sus dimensiones son las heredadas del primer modelo de IBM ò Tiene espacio para un máximo de 8 zócalos ISA separados por 2 cm » Esta distancia se mantiene vigente en la actualidad ò Puede acoplarse a cualquier tipo de carcasa » Torre, semitorre, minitorre y sobremesa ò Sus dimensiones son 25 x 33 cm » Estas dimensiones eran máximas pudiendo haber placas base más pequeñas si no tenían todos los zócalos de expansión ò Se utilizó hasta 1996 aproximadamente ¢ Full-Size AT ò Es el formato más grande de las placas para PC ò Sus dimensiones son 30 x 35 cm ò Este tamaño tan grande era debido a que la memoria estaba soldada en la placa base » Desapareció cuando las memorias estuvieron en zócalos
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Placas originales IBM PC y IBM PC-XT
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Placas Base AT (Full-Size AT y Baby AT)
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LPX y Mini-LPX Form Factor ¢ Son diseños semipropietarios creados por Western Digital en 1987 ¢ Ideal para ordenadores de sobremesa ò Permite hacerlos mucho más delgados que los sistemas basados en baby-AT ò Adoptado por fabricantes como IBM, HP, Compaq, Packard Bell, etc ¢ Están basados en el formato baby-AT, pero tienen un bus de expansión que permite conectar las tarjetas en un ángulo de 90º ¢ Tiene una fila con conectores (VGA, paralelo, 2 serie y mini-DIN PS/2)
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Fuente Alimentación AT ¢ Cada formato de placa base tiene su propia fuente de alimentación
Formato PC/XT Formato Baby-AT Formato LPX Conectores Alimentación AT
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ATX Form Factor ¢ Se desarrollo como una evolución del formato baby AT aprovechando las mejoras introducidas en el formato LPX ò Presentada por Intel en 1995 ¢ Objetivos ò Mejorar la facilidad de uso ò Mejorar el soporte a procesadores actuales y futuros ò Reducir el coste total del sistema ¢ ATX es básicamente un baby AT rotado 90º ò Tiene un tamaño menor. 30,5 x 24,4 cm ò Requiere unos nuevos puntos de montaje ò El procesador y la memoria son reubicados » para no entorpecer la instalación de tarjetas » para obtener una mejor refrigeración ò Define una parte para el panel de los conectores externos » Conectores directos desde la placa base » Integra el conector PS/2 para el ratón » Ajustable a cada fabricante
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ATX Form Factor ¢ Una nueva fuente de alimentación ò Un único conector de alimentación ò No puede ser instalado incorrectamente ò Proporciona 3,3 V » Reduce la necesidad de reguladores de voltaje en la placa base ¢ Se reubican los conectores internos ò Se ponen cerca de los dispositivos » Cables mucho más cortos ¢ Se mejora la refrigeración ò El procesador y la memoria están ubicados de manera que pueden ser refrigerados directamente por el ventilador de la fuente de alimentación ò Se invierte el flujo de aire (el ventilador gira al revés) » Minimiza la entrada de polvo y suciedad ¢ Menor coste de fabricación ò Elimina la necesidad de cables para los puertos externos ò Un único conector de alimentación ò Permite cables más cortos
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ATX Form Factor
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Fuente Alimentación ATX
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Placas Base ATX
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Conectores alimentación ATX
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Aparecen varios derivados del formato ATX ¢ Micro-ATX ò Aparece en diciembre de 1997 ò Menor tamaño. 24,4 x 24,4 cm ò Reduce el número de zócalos de expansión a un máximos de 4 ò Reduce la potencia y el tamaño de la fuente de alimentación ò Los puntos de montaje son un subconjunto del formato ATX ò Tiene el mismo conector de alimentación y el mismo panel exterior que el ATX ò Es completamente compatible con el formato ATX » Se puede instalar en cajas ATX ¢ Flex-ATX ò Aparece en marzo de 1999 ò Es una añadido al formato Micro-ATX ò Sus dimensiones son más pequeñas. 22,9 x 19,1 cm ò Puede no tener zócalos de expansión » Se expande mediante los buses USB o FireWire ò Su principal ventaja es que es muy barata de fabricar
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Aparecen varios derivados del formato ATX ¢ ITX y Mini-ITX ò Aparecieron en marzo de 2001 y en abril de 2002 ò Son un 6% y un 34% más pequeñas que el formato Flex-ATX ò Habitualmente, los procesadores están soldados a la placa base ò La controladora de vídeo también está soldada a la placa base ò El consumo máximo de este conjunto no puede superar los 240 W » Utiliza una fuente de alimentación TFX • Opcionalmente puede ser externa
Form Factor Anchura Profundidad Área comparación
ATX 30,5 cm 24,4 cm 743 cm2 -
Mini-ATX 28,4 cm 20,8 cm 593 cm2 20% más pequeña
Micro-ATX 24,4 cm 24,4 cm 595 cm2 20% más pequeña
Flex-ATX 22,9 cm 19,1 cm 435 cm2 41% más pequeña
ITX 21,5 cm 19,1 cm 411 cm2 45% más pequeña
Mini-ITX 17,0 cm 17,0 cm 290 cm2 61% más pequeña
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Formatos Micro-ATX, Mini-ITX
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ATX Riser ¢ Introducido por Intel en Diciembre de 1999 ¢ Facilitar el diseño de equipos de sobremesa ò Tuvo poca aceptación debido a la aparición del formato NLX ¢ Permite la inserción de tarjetas de expansión en ángulo de 90º NLX Form Factor ¢ Diseñado para reemplazar al formato LPX ¢ Soporta todas las tecnologías creadas para los equipos de sobremesa
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BTX Form Factor (Balanced Technology Extended) ¢ Presentada por Intel en septiembre de 2003 ¢ Objetivo: reemplazar al formato ATX ¢ Incrementa los requerimiento de potencia y de disipación de calor ¢ Utiliza los mismos conectores de alimentación que el formato ATX ò Se pueden utilizar las fuentes de alimentación ATX, TFX, SFX, CFX y LFX ¢ Ventajas ò La distancia de las conexiones internas entre componentes están optimizadas ò Optimiza el flujo de aire dentro de la caja » Mejora la refrigeración de todos los componentes » Reduce los ruidos ò Ofrece un soporte para disipadores pesados evitando que la placa base se deforme ò Permite una gran variedad de dimensiones en función de los componentes que se desean incorporar a las placas base ò Define las especificaciones para equipos de sobremesa y equipos pequeños
Form Factor Anchura Profundidad Área Conparación
BTX 32,5 cm 26,7 cm 867 cm2 -
microBTX 26,4 cm 26,7 cm 705 cm2 19% más pequeña
picoBTX 20,3 cm 26,7 cm 542 cm2 37% más pequeña
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BTX Form Factor
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BTX Form Factor
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Micro-BTX vs micro-ATX
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