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    BO

    AR

    DS

    El chipsetCAPTULO 3

    EN ESTE CAPTULO

    EL NORTHBRIDGE

    EL SOUTHBRIDGE

    BUSES DE INTERCONEXIN ENTRE AMBOS PUENTES

    EL CHIP SUPER I/O

    TIPOS DE ENCAPSULADOS EMPLEADOS EN EL CHIPSET

  • 3 E

    L C

    HIP

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    El chipset del motherboard (o circuito auxiliar

    integrado) define la estabilidad, rendimiento,

    calidad en el funcionamiento y capacidad de

    overclocking, no solamente de la placa base, sino

    del equipo completo.

    El chipset es el componente ms importante del

    motherboard: especifica sus prestaciones, como

    por ejemplo qu procesadores soportar la

    placa base, a qu frecuencia operarn sus buses,

    con qu tipo de memoria RAM ser compatible,

    y qu interfaces de disco, video y dems puertos

    sern soportados.

    El significado de su nombre proviene de con-

    junto de chips, ya que originalmente el chipset

    estaba formado por decenas de pequeos

    circuitos integrados; al menos era as en los

    motherboards para procesadores Intel 80286 y

    80386. Luego, gracias a la miniaturizacin, el n-

    mero de chips se fue reduciendo hasta integrar

    decenas de chips en tan solo un puado, y en la

    actualidad la tendencia de los fabricantes es la de

    concentrar todo en dos o tres encapsulados.

    En definitiva, hoy en da el chipset est formado

    por dos componentes principales: el northbridge

    (puente norte) y el southbridge (puente sur), cuyos

    nombres provienen de su correspondiente ubica-

    cin en el PCB del motherboard si miramos este

    verticalmente (el northbridge estar arriba, junto al

    procesador; mientras que el southbridge quedar

    ubicado abajo, cerca de los zcalos de expansin).

    El northbridge se encarga de gestionar las ope-

    raciones entre el procesador y los dispositivos de

    alta velocidad, como la memoria RAM, la inter-

    faz de video y el bus PCI Express x16; mientras

    que el southbrigde se encarga de controlar

    las conexiones con los dispositivos de menor

    velocidad, como los buses PCI Express x1 y PCI,

    la controladora de discos, el controlador USB, el

    audio integrado, etc. Vale aclarar que, en ciertos

    motherboards, sobre todo los de gama baja y

    Figura 1. En los

    motherboards para

    plataformas 80286,

    el chipset estaba

    formado por decenas

    de chips separados.

    El chipset

  • EL

    NO

    RT

    HB

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    GE

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    1

    mientras la complejidad del diseo del circuito y

    su fabricacin lo permitan, el northbridge y el

    southbridge pueden integrarse en un mismo chip.

    Tambin existe un tercer chip, llamado Super

    I/O, aunque en algunos casos sus funciones son

    controladas por el propio southbridge. Estas son:

    controlar el teclado y el mouse PS/2, albergar la

    controladora FDC (Floppy Disk Controller) y

    administrar el puerto serie y el paralelo.

    Figura 2. La pequea aplicacin gratuita CPU-Z nos

    brinda valiosa informacin sobre el chipset de nuestro

    motherboard.

    Figura 3. Los northbridge del tipo

    BGA se caracterizan por sus contactos formados de

    pequeas gotas de estao solidificado.

    El northbridgeEl northbridge (o puente norte) es la parte prin-

    cipal que conforma el chipset, y fue concebido

    como concepto junto con la especificacin ATX.

    El northbridge se encarga de controlar el trfico

    entre el procesador a travs del bus QPI o del

    Front Side Bus; la memoria RAM por medio

    del bus de memoria; la interfaz de video por

    medio del bus PCI Express y el southbridge, a

    travs de un bus que los interconecta, del cual

    hablaremos ms adelante.

    Todas las tareas que lleva a cabo el northbridge

    implican una gran cantidad de clculos. A causa

    de esto, el integrado suele generar altas tem-

    peraturas, y, por este motivo, la mayora de los

    fabricantes opta por colocar encima del puente

    norte un disipador de calor, un cooler o heat

    pipes (como se est viendo en los modelos de

    motherboards ms avanzados y recientes).

    El northbridge se sola conectar al procesador

    por medio de un bus de datos muy especial: el

    FSB (Front Side Bus), el cual define el rendimien-

    to del motherboard.

    Este componente del chipset es el encargado de

    mantener la sincronizacin entre los distintos bu-

    ses del sistema y el FSB. Los procesadores ms

    recientes emplean buses como el QPI (de Intel) o

    Figura 4. Este modelo de motherboard emplea heat

    pipes para refrigerar su northbridge junto con su VRD.

  • 3 E

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    HIP

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    Figura 6. Los APU son la apuesta de AMD para unificar

    procesador, northbridge e interfaz grfica en un mismo

    encapsulado.

    Figura 5. Northbridge P45 de Intel al desnudo. De

    esta forma luce la parte principal del chipset cuando

    removemos su disipador.

    el Direct Connect (en el caso de AMD).

    Esta distribucin ha ido cambiando con el correr

    del tiempo. Por ejemplo, los chipsets para proce-

    sadores AMD Athlon 64 o Intel Core i7 no poseen

    controlador de memoria, ya que esa funcin

    viene implementada en el propio procesador.

    En plataformas anteriores, el controlador del bus

    PCI se encontraba en el northbridge, elemento

    que actualmente est incorporado en el puente

    sur. En realidad, lo que se intenta lograr con

    estos cambios es su dedicacin exclusiva a las

    transacciones entre el procesador y la interfaz

    grfica. Es ms, en algunos casos, los northbrid-

    ge incorporan el controlador grfico en el mismo

    encapsulado, con el objeto de ganar rendimiento,

    accediendo de manera ms rpida la memoria

    que comparten con la del sistema.

    Para acelerar an ms la comunicacin

    entre procesador y GPU, los fabricantes de

    procesadores estn integrando, en algunos

    modelos, el GPU en el mismo encapsulado

    que el CPU, prescindiendo del northbridge (o

    reemplazndolo con un chip llamado PCIe

    Bridge, encargado nicamente de adminis-

    trar transacciones entre el bus PCI-Express y

    el o los procesadores).Antes de la llegada de

    procesadores con el controlador de memoria

    RAM incorporado, el northbridge tambin era

    conocido como MCH (Memory Controller Hub

    o vnculo controlador de memoria), al menos en

    los chipsets desarrollados por Intel.

    Como hoy en da todos los procesadores incor-

    poran el controlador de memoria, este nombre

    cay en desuso.

    El southbridgeEl objetivo de este integrado es el de controlar

    gran nmero de dispositivos, como la contro-

    ladora del bus PCI, los puertos USB y Firewire,

    y las controladoras para unidades Serial-ATA y

    Parallel-ATA, entre otras funciones.

    Vale aclarar que el fabricante Intel suele deno-

    minar al southbridge (y a ciertas funciones que

    dependen de l) con determinados nombres.

    Por ejemplo, durante la dcada de 1990, Intel

    denominaba al southbridge con una famosa

    sigla: PIIX (PCI IDE ISA Xcelerator), implementa-

    cin que lleg a contar con varias versiones que

    fueron evolucionando (PIIX3 y PIIX4 para mother-

    boards de escritorio, y PIIX5 para servidores).

    Actualmente, Intel se refiere al southbridge como

  • EL

    SO

    UT

    HB

    RID

    GE

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    3

    Figura 7. Chip Southbridge basado en la tecnologa

    BGA. Soldar un chip de este tipo requiere costosa

    maquinaria de precisin.

    Figura 8. El mtico southbridge Intel 82801 y, a su

    derecha, un chip Super I/O del fabricante ITE.

    Para saber ms

    AMD FusionTambin conocida como APU (Accelerated

    Processor Unit) , esta tecnologa fusiona

    CPU y GPU en un mismo encapsulado,

    prescindiendo del northbridge. Si bien por

    el momento se utiliza para equipos portti-

    les y Media Centers, es probable que migre

    hacia equipos de escritorio. Esta tecnologa

    fue tema de tapa en la edicin 92 de la

    revista Power Users.

    ICH (I/O Controller Hub). Esta denominacin

    naci en 1999 con la primera versin del

    southbrigde Intel 82801, que luego evolucion

    hasta su actual versin (ICH10).

    Intel tambin utiliza otras siglas para referirse a

    ciertas funciones que administra el ICH, como

    OHCI (Open Host Controller Interface), que

    se encarga de administrar las conexiones USB

    1.1 y FireWire; UHCI (Universal Host Controller

    Interface), que es la parte del southbridge

    encargada de gestionar las conexiones USB 1.0;

    y EHCI (Enhanced Host Controller Interface),

    encargada de controlar funciones USB 2.0.

    Es muy comn ver estas interfaces coexistiendo

    en un motherboard moderno; cada una asume

    el rol correspondiente segn se conecten al siste-

    ma dispositivos USB de distintas versiones.

    Como solucin a este pequeo enjambre de con-

    troladoras, Intel propuso la interfaz xHCI (Exten-

    sible Host Controller Interface), que proporcio-

    na compatibilidad con todas las normas USB (3.0,

    2.0 y 1.1) junto con importantes ventajas: menor

    consumo, mayor velocidad y mejor soporte para

    tecnologas de virtualizacin.

    Existe adems una especificacin llamada AHCI

    (Advanced Host Controller Interface) que ya ha

    alcanzado su revisin 1.3, y se encarga de contro-

    lar las unidades Serial-ATA.

    El sout