Plaques base

De castillowiki
Saltar a: navegación, buscar

Aquest article explica les característiques de les plaques base i el que s'ha de mirar a l'hora de comprar una. No es tracta d'una explicació de què és o per a què serveix. És més una guia de compra o almenys, una reflexió sobre l'estat tecnològic d'aquest component en l'actualitat. Per ser més concret, també s'eviten quant és possible tecnologies obsoletes encara que es puguen trobar en el mercat.

Quan comprem un PC a peces o mirem les característiques, tot depèn de la placa base. Una bona elecció influeix en l'elecció de tots els altres components i permet obtenir les prestacions que necessitem al preu més ajustat.

En el pitjor cas, un assemblador de PC principiant gastarà centenars d'euros en peces, només per trobar que alguns d'ells no encaixen entre si. És menys comú que peces encaixen entre si, però en realitat no siguin compatibles. En qualsevol cas, és molt més freqüent veure un PC que no està ben equilibrat, el que limita el rendiment artificialment.

L'elecció de les peces que encaixen i treballen bé juntes requereix l'elecció de la mida de la placa base, processador i xipset. Obtenir el millor rendiment implica complexitats com la configuració de memòria i els gràfics. Finalment, cal seleccionar correctament les possibilitats d'ampliació amb targetes o dispositius addicionals.

Ens trobem amb una gran quantitat de variables per reflexionar sobre, i amb una dotzena de marques que ofereixen centenars d'opcions. Moltes plaques tenen especificacions pràcticament iguals. Això és perquè els processadors han assumit la tasca del northbridge i la qualitat no és un paràmetre molt clar en les fulles d'especificacions.

Factor de Forma

Les plaques base poden tindre diferents mides (sempre respectant l'estàndard ATX o ITX) depenent de les necessitats i la mida màxima o mínima de la caixa.

Formfactors.gif

Les caixes grans poden allotjar plaques grans i menudes, ja que la posició dels forats és la mateixa. Per tant, no cal preocupar-se en trobar una caixa compatible a menys que vulguem la més menuda possible.

A banda de la mida de la placa, necessitem observar altres consideracions. Per exemple, l'espai entre els connectors PCI-E x16 si anem a col·locar dos gràfiques. Algunes gràfiques ocupen 2 espais pel dissipador. La posició dels connectors SATA també pot influir en els components que es poden instal·lar.

Els fabricants de plaques base i de PC solen tindre versions Barbone, que integren placa, font i caixa per formar un PC més compacte. Pot ser interessants per questions estètiques, però al no ser formes estàndard, no es pot substituir tan fàcilment components com la font d'alimentació o la placa. Actualment poden tindre processador soldat a la placa.

Si volem la configuració més menuda possible, podem anar als MiniPC, que són com un pen drive connectat al HDMI o plaques com la Raspberry PI.

Per a PC molt menuts, els barebones, per exemple els Intel NUC o els Asus VivoPC, que donen una potència raonable. Aquests PC són una opció més estètica per a una ordinador d'oficina o TPV, per exemple.

Per a PC menuts però amb potència o, al menys, la possibilitat d'ampliació, podem optar per plaques MiniITX. Algunes venen amb un processador integrat, però es pot trobar MiniITX preparades per als processador més potents. Les MiniITX tenen sols un sòcol PCI-E i 2 de RAM, per tant, es poden quedar limitades. No obstant, per exemple, es pot muntar un PC amb un i7 per a 1151 de sexta generació amb 2 mòduls DDR4 de 16GB, un disc dur SATA i un SSD M.2 i una targeta gràfica molt potent. Els ordinadors muntats amb MiniITX poden tindre problemes de calfament per la proximitat dels components i la mida de les caixes.

Per a PC normals ja es pot optar per MicroATX, ATX o Extended ATX i una caixa gran. Aquesta pot ser l'opció més normal si l'espai o l'estètica no són un problema, ja que no tens que patir per la mida de les targetes d'expansió, les caixes i les fonts són més barates, es calfa menys, i és més fàcil de muntar i reparar.

Alimentació

Les plaques per a PC són distintes versions del factor de forma ATX. Per tant, tenen el mateix connector amb la font d'alimentació de 20 o 24 pins. Les actuals tenen un connector addicional per al processador de 4 o 8 pins. Moltes tenen, a més a més, un connector addicional per al PCI-Express.

Un dels factors que determinen la qualitat d'una placa base és el regulador de voltatge o VRM. Aquest element permet una millor protecció i control del consum en els elements que no estan actius. La font d'alimentació dona 12v per a la CPU, però el VRM el transforma a 1.1-1.3v. Això ho fa en diverses fases on va regulant i estabilitzant i netejant la senyal evitant vDroops o baixades de tensió perilloses per als processadors. Quantes més fases tinga és teòricament millor, sobretot per a pràctiques con l'overclock.

Podem trobar reguladors de 6 fases o fins i tot 35 fases. Normalment es poden veure els components del reguladors de voltatge baix d'un dissipador, altres tenen els reguladors de voltatge digitals i no es poden comprovar visualment.

La nomenclatura de les fases pot canviar, però és molt comú trobar termens con 4+1, 6+2 o 8+3. Això vol dir, per exemple, 8 fases per a la CPU i 3 per a la RAM o altres components.

A banda de la quantitat de fases, que és més important si anem a fer overclock, cal mirar la qualitat dels components. Sol anomenar-se con "Japanese Capacitors," "Dark Capacitors," "Solid Capacitors," "Hi-C caps," o "Military-Class Components." Els components van perdent eficacia i el suministre de potència pot ser inestable. Si són components de qualitat duraran més.

En qualsevol cas, es poden substituir amb relativa facilitat.

Al anar baixant els volts per les fases, l'energia ha d'anar a algun lloc. Per tant, es genera calor. Aquesta calor ha de ser dissipada amb els heatsinks. Les plaques base pensades per a overclock tenen un disseny especial per a facilitat la dissipació de la calor.

Socket

Les plaques base de PC tenen un socket per instal·lar el processador.

En aquest enllaç podem veure la Llista de sockets.

CPUs encastrades

Dins dels portàtils i els PC de baix rendiment, actualment es sol trobar els processadors encastrats. Tenen la tecnologia BGA, que permet ensamblar els processadors amb soldadura de boletes d'estany. Els sockets no permeten substituir la CPU. Els models dels processadors, per exemple, el Core M o Atom indiquen el socket per a l'ensamblador de les plaques base. També hi trobem processadors de gran potència per a portàtils.

Sockets 2016

Aquesta llista (Actualitzada a 2016) permet elegir la placa base correcta en funció del socket i els processadors compatibles.

LGA 1150

És la versió per als Intel Pentium o Core iX Haswell i Broadwell. En 2016 encara es poden comprar, però és recomanable pensar en comprar la següent.

LGA 1151

Per als Intel Skylake. Permet instal·lar la sexta generació de processadors amb gràfica integrada de Intel.

LGA 2011 i 2011-E

Perment instal·lar tant els Haswell-E com el Broadwell-E. Sols en cas de voler un Xeon o un i7 Extreme. Cal tindre en compte que necessitaras una targeta gràfica dedicada, ja que no la tenen integrada.

AM3 i AM3+

Sockets per al processadors FX de AMD, els que no tenen gràfica integrada.

AM1

Per a processadors Athlon o Sempron de baix rendiment i consum.

FM2 i FM2+

Per a les APU de AMD, els A4, A6, A8 o A10 o APUs Athlons.

Quin comprar?

Com que tenim Intel i AMD, tenim que pensar en la utilitat de l'ordinador sencer. Per a molt alt rendiment, els 2011 de Intel i, un poc per baix els AM3 de AMD. Per a un bon rendiment poden pensar en els 1151 amb un iX o les APUs en un FM2. Per a un PC d'ofimàtica, els 1151 amb Pentiums o Celerons o les FM2 o AM1 amb Athlons i Semprons donen un rendiment aceptable amb un baix consum.

Xipsets

la selecció "chipset" impactarà directament en la capacitat del sistema per utilitzar diferents funcions, com overclocking, configuracions multi-GPU (a través d'PCI-E dedicat) i RAID. Tant Intel com AMD publiquen diagrames de blocs que mostren diferències de xipsets.

En aquesta taula podem veure la majoria dels xipsets disponibles al mercat en 2016.

Socket Xipset CPUs Memòria PCI-E USB SATA
AM3+ Serie 900 (990FX, 990X, 980G, 970) AMD Athlon™ II, AMD Phenom™ II, AMD FX DDR3 fins a 32GB fins a 38 lanes per poder tindre 2x16 14 USB 2.0 6x6Gb/s
FM2+ Serie A (A88x, A78, A68H, A58) AMD APUs A4, A6, A8 DDR3 fins a 32GB 1x16 14 USB 3.0 6x6Gb/s en la majoria.
AM1 El xipset està íntegrament en el SoC del processador. Athlon i Sempron DDR3 fins a 32GB 8 lanes PCI-E 2 x 3.0 8 x 2.0 2 SATA 6Gb/s sense RAID
1151 H110 B150 Q150 H170 Q170 Z170 Intel Core iX Skylake o Pentiums G4xxx, G39xx DDR4 Dual Quannel fins a 64GB (H110 sols 32GB) H110 6×2.0, B150 8×3.0, Q150 10×3.0, H170 16×3.0, Q170 Z170 20×3.0 H110 6/4, B150 6/6, Q150 H170 6/8, Q170 Z170 4/10 6 x 6Gb/s (H110 sols 4) (RAID sols en els X170)
2011-v3 x99 Intel Core i7 Extreme DDR4 Quad Channel fins a 128GB 40 lanes 3.0 pel processador i 8 2.0 per el xipset. 14 USB, 6 d'ells 3.0 10 SATA 3.0 a 6Gb/s

Sòcols de memòria

Les plaques base per a PC permeten instal·lar els mòduls de memòria RAM que necessitem. S'instal·len en els Sòcols o Slots de memòria.

Depèn del fabricant i del Xipset la quantitat de sòcols i la quantitat de memòria suportada. En els PC antics de 32 bits, la memòria màxima estava marcada per l'arquitectura. Amb 32 bits sols pots direccionar 4GB. Ara, amb l'arquitectura de 64 bits, els fabricants de processadors, plaques base, xipsets i memòria s'autolimiten perquè no té sentit poder direccionar 2^64. Per exemple, podem trobar en alguns Intel 36 bits físics i 48 lògics que permeten 64GB de RAM si el xipset i la placa ho permeten. Els processadors tenen un límit molt alt que la majoria de les plaques no poden suportar.

Tipus de memòria segons el tipus de processador

En les plaques per al socket 1151, les més bones suporten fins a 4 mòduls DDR4 de 16GB que és el màxim dels processadors iX. Altres sols tenen 2 mòduls o no suporten mòduls de més de 8GB. Les de 1150 poden amb mòduls DDR3 i un màxim de 32GB, que no és el màxim del processador.

En les plaques per al socket 2011, poden tindre 8 mòduls fins a 128GB. Però si parlem de plaques per a servidor i Xeon, el límit està en 1536GB.

Les plaques AMD FM2 sols poden tindre DDR3 fins a 64GB.

Les plaques amb AM3 tampoc poden tindre DDR4. S'espera que la generació Zen de AMD ja siga compatible.

Consideracions a l'hora de comprar placa base i memòria (2016)

Actualment tenim DDR3 i DDR4. Cal tindre en compte que Intel sols suporta DDR3 ja en la anterior generació de processadors i sockets. Per tant, és probable que quede abans obsolet. En el cas de AMD, inclús els més potents són per a DDR3.

Amés de DDR3 vs DDR4, dins d'aquests hi ha diferents velocitats:

Standard name
 
Memory clock
(MHz)
Cycle time
(ns)
I/O bus clock
(MHz)
Data rate
(MT/s)
Module name
 
Peak transfer rate
(MB/s)
Timings
(CL-tRCD-tRP)
CAS latency
(ns)
DDR3-800D
DDR3-800E
100 10 400 800 PC3-6400 6400 5-5-5
6-6-6
12.5
15
DDR3-1066E
DDR3-1066F
DDR3-1066G
133.33 7.5 533.33 1066.67 PC3-8500 8533.33 6-6-6
7-7-7
8-8-8
11.25
13.125
15
DDR3-1333F*
DDR3-1333G
DDR3-1333H
DDR3-1333J*
166.67 6 666.67 1333.33 PC3-10600 10666.67 7-7-7
8-8-8
9-9-9
10-10-10
10.5
12
13.5
15
DDR3-1600G*
DDR3-1600H
DDR3-1600J
DDR3-1600K
200 5 800 1600 PC3-12800 12800 8-8-8
9-9-9
10-10-10
11-11-11
10
11.25
12.5
13.75
DDR3-1866J*
DDR3-1866K
DDR3-1866L
DDR3-1866M*
233.33 4.286 933.33 1866.67 PC3-14900 14933.33 10-10-10
11-11-11
12-12-12
13-13-13
10.56
11.786
12.857
13.929
DDR3-2133K*
DDR3-2133L
DDR3-2133M
DDR3-2133N*
266.67 3.75 1066.67 2133.33 PC3-17000 17066.67 11-11-11
12-12-12
13-13-13
14-14-14
10.313
11.25 
12.188
13.125 

* optional

Standard name

 

Memory clock

(MHz)

I/O bus clock

(MHz)

Data rate

(MT/s)

Module name

 

Peak transfer rate

(MB/s)

Timings

(CL-tRCD-tRP)

CAS latency

(ns)

DDR4-1600J*
DDR4-1600K
DDR4-1600L
200 800 1600 PC4-1600 12800 10-10-10
11-11-11
12-12-12
12.5
13.75
15
DDR4-1866L*
DDR4-1866M
DDR4-1866N
233.33 933.33 1866.67 PC4-1866 14933.33 12-12-12
13-13-13
14-14-14
12.857
13.929
15
DDR4-2133N*
DDR4-2133P
DDR4-2133R
266.67 1066.67 2133.33 PC4-2133 17066.67 14-14-14
15-15-15
16-16-16
13.125
14.063
15
DDR4-2400P*
DDR4-2400R
DDR4-2400U
300 1200 2400 PC4-2400 19200 15-15-15
16-16-16
18-18-18
12.5
13.33
15

* optional

Això vol dir que cal observar quines velocitats suporta la placa base i comprar, sempre que puga ser, la màxima. Tan la placa com els mòduls de memòria adapten la seua velocitat a la mínima instal·lada.

PCI-E

Moltes plaques tenen varis connectors tipus PCI-E x16, encara que després sols tenen el bus sencer en el primer connector i la segona targeta va a x8. Moltes vegades, visualment pot parèixer que tens més d'un x16 i en realitat sols està el bus fins a la meitat o a un quart. La millor manera de saber els connectors efectius que tens és mirar les especificacions dels processadors i dels xipsets. En elles parlen de Lanes. Per exemple, un Intel Core i5-6600 té 16 Lanes i es pot instal·lar en una placa base amb Xipset Intel® Z170 Express que, teòricament, permet afegir 20 lanes més. No obstant, moltes plaques base sols utilitzen els del processador i permeten configuracions de 1x16 o 2x8 o 4x4.

Amb la caiguda d'AGP, l'estàndard PCI-E és tan ràpid que no hi podem trobar targetes mès ràpides que PCI-E x16. Sobretot en escenaris reals on no trobem jocs que utilitzen al 100% la GPU tot el temps.

PCI-E 2.X 3.0 4.0
x1 0.5GB/s (5GT/s) 1GB/s (8GT/s) 2GB/s (16GT/s)
x8 4GB/s (40GT/s) 8GB/s (64GT/s) 16GB/s (128GT/s)
x16 8GB/s (80GT/s) 16GB/s (128GT/s) 32GB/s (256GT/s)

Si estem pensant en un equip multi GPU o en targetes específiques d'expansió, cal mirar les lanes, la quantitat de PCI-E i la seua mida i la distància entre ells.

L'importància del PCI-E en els equips domèstics és sobretot per la targeta gràfica. Les gràfiques poden juntar-se per obtindre més potència. Nvidia té la tecnologia SLI i AMD CrossFire per a aquest fi. És necessari que la placa suporte aquestes tecnologies, amés de tindre més d'un por PCI-E amb la forma del x16. No és precís que siguen x16 reals, ja que la segona gràfica es pot comunicar a velocitat x8. SLI i CrossFire poden suportar fins a 4 targetes gràfiques si la placa base les suporta, té els sòcols x16 necessaris i les gràfiques caben en la placa i la caixa.

Veure amb més detall a l'article dels Busos del sistema.

Memòria Secundaria

Quant pensem en memòria secundaria quasi sempre ens referim als discs durs connectats per SATA. Però actualment hi ha altres opcions.

SATA

Els connectors PATA anaven en paral·lel i provocaven problemes d'interferències o asincronismes a altes velocitats. SATA envia les dades en serie. SATA és compatible amb els protocols del IDE, sempre que en el setup de la BIOS s'indique el mode legacy. No obstant, si tenim un SO compatible amb SATA (tots els actuals) val la pena ficar el mode AHCI (Advanced Host Controller Interface)o RAID (que eś una ampliació d'AHCI amb redundància de discos), ja que no ha d'adaptar les peticions i va més ràpid.

AHCI no sols eś un reemplaç per a PATA, és una interficie preparada per a tindre més possibilitats i capacitats que la simple gestió de discos. ACHI és un estàndard de alt rendiment per a fer de driver per a que el sistema operatiu trobe discs, implementar una cua de comandament, connexions en calent i gestió de l'energia. A partir de Windows Vista era compatible sense problemes ni necessitat de drivers addicionals. Els setups de la BIOS permeten el mode legacy, però no es recomana perquè és més lent.

Els connectors SATA són fàcils de connectar i els cables són més menuts i fàcils de manipular. Hi ha menys pins i menors voltatges.

Encara que algunes plaques pensades per al mon empresarial encara suporten el IDE, la majoria utilitzen els connectors SATA per als discs durs. A l'hora de comprar una placa, cal mirar la quantitat de connectors, si són al menys 3.0 a 6GB/s i si suporta RAID i quin tipus.

Un altre factor és la posició dels connectors, ja que poden influir en la capacitat per instalar algunes targetes o altres dispositius.

SATA pot tindre un connector eSATA per a discos externs. El problema és que SATA no té alimentació elèctrica. La solució és eSATAp, que connecta SATA i USB i pot alimentar discos eSATAp o USB. Cal mirar sempre quin tipus d'USB dona i el voltatge que proporciona perquè pot variar d'uns fabricants a altres.

En alguns portatils es va llevar la caixa del SATA i es va fer més menut, es tracta del mSATA.

M.2

Moltes plaques comencen a suportar el connector M.2, que es connecta per un port PCI-E. Dins d'aquesta tecnologia, trobem moltes opcions.

M.2 eś el factor de forma i el tipus de connector. Està pensat per reemplaçar el mSATA. Accepta discos SATA amb un adaptador, encara que no és la millor opció perquè limita la velocitat. També accepta PCI-E amb el driver AHCI que permet més comptatibilitat amb sistemes operatius, ja que és com el SATA. L'opció que dona més rendiment són els M.2 amb NVMe que explota millor el paralelisme del bus PCI-E. El xipset z270, de finals del 2016, permet una tecnologia anomenada Optane que serà encara més ràpida.

NVMHCI o NVMe significa Non-Volatile Memory Express. És el driver per a la interficie SATA Express i és el indicat per als SSD connectats SATA Express, M.2 o U.2. Està més preparat per al paral·lelisme i la molt baixa latència dels discos SSD. NVMe és retrocompatible i accepta SSDs que funcionen per SATA. Comença a estar suportat a partir del Windows 8.1

Per saber quins M.2 suporta la placa, cal mirar si diu x2 o x4 i el Key ID. Per exemple, si diu 1 x M.2 PCIe 3.0 x4 Socket 3 with M Key, està diguent que suporta 1 connector M.2 connectat a un PCI-E x4 amb la clau M. Significat de les claus.

En moltes ocasions, connectar un d'aquests dispositius lleva lanes a altres PCI-E.

U.2

Per poder connectar alguns SSD, les plaques poden incorporar el connector U.2, que pot ser un adaptador per a M.2 o anar de forma nativa dins o en els connectors de fora de la placa.

Al no estar necessàriament acoblat a la placa base, ja que pot anar en cable, es poden fabricar discs més grans i millor dissipats.

Si volem retrocompatibilitat, té sentit comprar SSDs SATA, però si la placa base ho suportam és millor M.2 o U.2, ja que és molt més ràpid, potencialment 32GB/s front als 6GB/s del SATA. També és relevant la latència que implica el controlador SATA from a anar directament connectt a 4 lanes del PCI-E

SAS

Els discos SAS tenen sentit en el mon dels servidors, clusters i altres usos de alt rendiment i disponibilitat. Algunes plaques domèstiques afegiren aquest connector, però amb l'eixida dels SSD M.2 o U.2 no té massa sentit en els PC.

Connectors

Dins dels connectors podem trobar una gran varietat. Alguns són obsolets i altres per a necessitats molts específiques. Anem a analitzar els que són més utilitzats actualment.

LAN i WIFI

La gran majoria de plaques per a PC tenen ja integrada una o més targetes de xarxa. Si no volem un gran rendiment sol ser suficient, ja que sol ser Gigabit i tindre un xip de suficient qualitat. En ocasions el driver del xip de xarxa pot donar problemes en alguns sistemes operatius. És un factor a mirar sempre.

En el cas del Wifi, algunes el porten i venen en una antena que cal enroscar. El xip del wifi també pot donar problemes de drivers. En el cas del Wifi, cal verificar que té l'estàndar més ràpid possible.

També pot ser interessant connectivitat Bluethoot per a alguns perifèrics.

Audio

Els connectors d'audio poden ser interns i externs. Els interns són per al connector de micro o auriculars de la caixa. Els externs poder ser de moltes maneres. Quasi totes proporcionen els 6 connectors per a les diferents combinacions d'altaveus i micròfons 5.1, 7.1... I moltes el connector òptic per a perifèrics més avançats.

USB

El xipset i/o el processador poden donar suport a connectors USB. És recomanable mirar la quantitat de 3.0 que hi ha. Els 2.0 estan quedant obsolets i molts dispositius actuals són 3.0.

El nou estàndar és el 3.1 i cal mirar si la placa ho suporta. El 3.1 té un nou connector, el Type-C i algunes plaques el tenen també darrere.

Els connectors poden ser interns per als connectors de davant de la caixa.

Video

La majoria de les plaques barates tenen encara una eixida VGA. Encara que és més recomanable una eixida digital que permeta més resolució o qualitat d'imatge.

Actualment tenim una gran varietat donat el gran creixement de les resolucions en els monitors i les televisions. Anem a veure els més importants:

HDMI

Un dels estàndard més suportats en monitors i televisors. Té molt d'èxit i porta molt de temps en el mercat. Suporta fins a 4K en la seua versió 2.0 i té un canal d'àudio. El cable ha de ser de qualitat per no fallar.

Displayport Es tracta d'un estandard no propietari, en principi té les mateixes característiques que HDMI, però el displayport també està pensat com un port de comunicacions de dades per a qualsevol tipus de dades entre equips. Amés, estalvia circuits i energia i els connectors són més segurs.

És probable que el HDMI i el Displayport estiguen competint uns anys. El HDMI més enfocat als televisors i el Displayport als ordinadors i altres dispositius informàtics.

Thunderbolt

Es tracta d'un cable per a transferència de dades a gran velocitat en tecnologia de cobre i òptica. Està pensat per substituir al Firewire i al HDMI.

Combina PCI-E i Displayport. La versió 1 i 2 utilitza el connector Mini Display Port. El thunderbolt 3 utilitza el connector USB Type-C. Suporta múltiples protocols.

El seu port és compatible amb DisplayPort i permet connectar-lo. També permet connexions de dispositius en cadena.

Si tenim un monitor o SSD thunderbolt que volem utilitzar en la placa, cal mirar la versió. Sempre es poden usar adaptadors.

Enllaços

http://www.tomshardware.com/reviews/motherboard-selection-guide,3900.html http://www.tomshardware.com/reviews/build-your-own-pc,2601-5.html http://es.slideshare.net/oncehex/la-motherboard-46556701 http://www.gamersnexus.net/guides/1229-anatomy-of-a-motherboard-what-is-a-vrm-mosfet?showall=1 http://www.gamersnexus.net/guides/717-gpu-dictionary-understanding-gpu-video-card-specs http://elpuig.xeill.net/Members/vcarceler/c1/didactica/apuntes/ud2/na4