Dentro del mundo de la informática existen muchos tipos de términos específicos y siglas que, muchas veces, el usuario no identifica. Muchas veces se usa una denominación incorrecta, ya que este término se ha extendido y se utiliza coloquialmente. Seguro que conoces de sobra el chipset, puesto que se utiliza mucho en informática, pero, ¿qué es y para qué sirve el PCH?
Este elemento hace referencia a lo que antes se conocía como puente norte o Northbridge. El elemento Platform Controller Hub (PCH) ha pasado a integrarse dentro del propio procesador. Se encarga, entre otros, de la comunicación de las líneas PCIe para la tarjeta gráfica y de la memoria RAM. Actualmente, ofrece también gestión de los SSD M.2 y comunicación con el chipset.
Debes saber que las capacidades y funciones de este elemento depende enormemente del segmento al que se destina. Sobre todo varía la cantidad de líneas PCIe que soporta, además de poder tener otras características especiales como soporte de overclocking, por ejemplo.
¿Qué es el PCH?
No muchos usuarios saben que, hasta hace no tantos años, las placas base tenían dos chipset diferentes. El primero se denominaba Southbridge y se encontraba situado en la esquina inferior derecha de la placa base. Luego, teníamos el Northbridge, que se encontraba muy cerca del procesador.
Actualmente, el Northbridge ha pasado a integrarse en el procesador y se ha cambiado su denominación por PCH. Por otro lado, el Soutbridge sigue presente en las placas base, pero actualmente recibe la denominación de chipset. Pese a que ambos siguen existiendo, como han cambiado enormemente sus características, se han modificado las denominaciones.
Platform Controller Hub (PCH) se introduce por primera vez en 2009 como solución «simplificada» del enrutamiento de datos y de funciones complementarias. Este elemento, en la actualidad, incluye elementos como el reloj del sistema, la interfaz de pantalla flexible (FDI) y la interfaz de medio directo (DMI). Debemos destacar que FDI solo se utiliza cuando el chipset debe soportar procesadores con gráficos integrados.
La distribución actual de la gestión de los diferentes elementos ha cambiado bastante. El PCH mayormente se ocupa de la gestión de las líneas PCIe principales (GPU + SSD M.2) y de gestión de la memoria. El chipset se encarga de la gestión de los puertos E/S, algunas líneas PCIe y de otros aspectos especiales como la configuración RAID u overclocking.
AMD tiene un diseño equivalente, pero con ciertas diferencias. Debido a su diseño de procesador de tipo «chiplet», el PCH se encuentra dentro del encapsulado, pero independiente de los núcleos. Es un DIE específico, denominado «I/O Die» que esencialmente hace lo mismo que el PCH de Intel.
Producto de la Ley de Moore
A medida que ha ido pasando el tiempo se han ido desarrollando nuevas tecnologías de fabricación de chips cada vez más sofisticadas. Esto se traduce en que cada vez caben más transistores en el mismo espacio. Mientras que esto ha servido para hacer procesadores más complejos, en otros casos ha servido para ir integrando en un mismo chip, lo que antes ocupaba varios. De esta manera lo que antes se conocía como el chipset por tener varios chips con funciones distintas, ahora se unifican en uno solo y dado que concentran varias interconexiones termina siendo un hub o concentrador.
Es importante aclarar que un truco que se suele hacer con tal de reducir cableado en la placa base es concentrar varias interfaces a baja velocidad en una de mayor velocidad, pero más simple en cuanto a cableado. Este es el motivo por el cual el PCH o Chipset de la placa base se comunica con el procesador a través de una interfaz PCI Express en AMD o DMI si hablamos del caso de Intel.
Capacidades que aporta
Para funcionar, el procesador requiere de su instalación en una placa base. Debe comunicarse con otros componentes de diferentes fabricantes, algo que se hace mediante el PCH y sus diferentes capacidades.
Las prestaciones y/o capacidades del PCH van acorde de las capacidades del procesador y, por consiguiente, del precio final. Normalmente, las capacidades del PCH son directamente proporcionales a la cantidad de núcleos del procesador. Así, los modelos de más alta gama serán los que mayor cantidad de prestaciones ofrecen y van decayendo a medida que vamos bajando en gama de procesadores.
Las capacidades del PCH suelen oscilar según estos parámetros:
- Capacidad de hacer overclock al procesador y la memoria RAM.
- Cantidad de carriles PCIe directos. Normalmente, suelen ser 16 carriles para la tarjeta gráfica y algunos ofrecen líneas adicionales para los SSD M.2 PCIe.
- Número de interfaces SATA.
- Cuantos puertos USB directos al procesador.
- Líneas de comunicación directa con el chipset.
Obviamente, no todas las placas base son iguales y usan todas las características de un PCH o chipset, por ejemplo si esta es Micro-ATX o Mini-ITX debido a un menor tamaño no habrá espacio para varias interfaces de periféricos, dejando solamente las más importantes.
¿Qué problemas puede llegar a tener el PCH de una placa base?
Todos los componentes de un ordenador son susceptibles a una serie de problemas que pueden estar relacionados con distintas causas. En general podemos encontrar que aquellos con capacidades más limitadas no deberían tener ningún fallo que resulte extremadamente grave, pero también pueden causar errores críticos. Si por ejemplo hablamos de un procesador es común saber que las temperaturas pueden afectar directamente a su funcionamiento. En caso de que sean demasiado altas pueden representar un problema de sobrecalentamiento que cause Thermal Throttling o que apague el PC para evitar que el procesador se queme.
Este tipo de fallos también pueden afectar a otras piezas de la placa base en caso de que el voltaje no esté bien configurado. Un fallo en el microcódigo puede afectar incluso al chipset que en caso de sobrecalentarse, puede presentar los mismos fallos que una CPU. Por este mismo motivo también suelen incorporar un disipador pasivo, similar al que vemos en otros chips que son susceptibles al calor. En la peor de las situaciones el fallo más grave que puede suceder es que el PCH se queme, algo que no es para nada común pero que en sistemas mucho más compactos puede darse si el calor se concentra demasiado en un punto caliente que la refrigeración no es capaz de eliminar.
Por estos motivos resulta tan importante tener una configuración que esté equilibrada en términos de potencia y refrigeración. El problema que pueden causar las altas temperaturas en un PC pueden tener una repercusión muy alta en el funcionamiento del mismo.
¿Existe en las placas de los procesadores de bajo consumo de Intel?
Uno de los aspectos principales que tiene el PCH de Intel como bien hemos visto está en que se trata de un componente físico que actúa con un propósito claro dentro de la placa mientras que AMD por su parte los incorpora directamente dentro del procesador. Esto es probable que a muchas personas les haga pensar qué pasa con el formato que tiene Intel para aquellos dispositivos que tienen un espacio mucho más limitado como es el de los portátiles o los mini PC de bajo consumo, ya que estos no tienen todo el espacio de la placa base para integrar físicamente todos y cada uno de los componentes necesarios.
En este aspecto la marca adopta una posición bastante similar a la que tiene AMD para sus procesadores, los cuales dejaron de utilizar el FCH (que presentaba un diseño similar al PCH) para integrarlo dentro del propio chip del procesador. En este aspecto Intel implementó por primera vez los controladores de E/S del puente sur en el encapsulado de la CPU con la llegada de los Haswell de consumo ultrabajo, así como en la generación Skylake de portátiles, quitando la necesidad de tener un chip físico en la placa que se encargase de hacer esta función.
El diseño básicamente es similar al de un diseño que tienen este tipo de chips de la competencia, el sistema en encapsulado (SOP) que utiliza dos troqueles para diferenciarlo, uno grande y uno pequeño donde el grande sería el de la CPU mientras que el pequeño es el del PCH. Esto permite al propio chip del procesador controlar los carriles PCIe, así como las líneas SATA, USB y HDA de controladores integrados, e incluso las líneas SPI, GPIO y UART para sensores. Pero esto no implica que implementasen el regulador de voltaje durante estas generaciones, ya que este llegó oficialmente a los procesadores de este tipo con la generación Cannon Lake.
Tarjetas de red, seguridad, Wi-Fi y más
Debido a que el espacio ocupado por el chipset se ha reducido, pero no el de las placas base, los fabricantes han ido aprovechando para ir añadiendo funcionalidades en las mismas que antes se encontraban en piezas de hardware separadas, pero que son indispensables para todo el mundo. Estas son las tarjetas de red y la de sonido, en el último caso las de gama alta suelen tener piezas como DAC en placa, condensadores y aislamientos que nada tienen que ver con dicho PCH, pero que con propios de una tarjeta de sonido.
Como os decimos, el camino que ha recorrido el hardware en este sentido es en el de dejar a un lado la necesidad de tener que comprar componentes por separado y ofrecer soluciones que lo integran todo y que nos permiten ahorrar a la hora de confeccionar un nuevo equipo. Eso sí, estas alternativas no son tan eficientes y potentes como en el caso de modelos que se venden por separado, pero nos sacan de un aprieto y son igual de funcionales.
Lo mismo ocurre con la tarjeta de red, la cual se encarga de gestionar la comunicación con internet o con una red local. Sin embargo, una pieza menos común en placas base son las radios inalámbricas, que otorgan capacidades Wi-Fi y Bluetooth. Además, uno de los chips en la placa base ajenos al PCH y que se ha ido haciendo más famoso es el TPM para la gestión de derechos digitales y las claves. Este no se ha integrado en el PCH por el peligro que resulta poder usar los pines de E/S para extraer los datos. Sin embargo, con la llegada de Plutón esta capacidad se ha movido al procesador.
El futuro del PCH se encuentra en los FPGA
La compra de Xilinx por parte de AMD y la de Altera por parte de Intel puede para tener en sus manos los dos mayores fabricantes de chips configurables, puede parecer una tontería, pero podría marcar el futuro de los PCH. Un FPGA como PCH nos puede parecer una tontería, pero le permitiría a Intel y AMD ir añadiendo nuevas funciones a un mismo chip que llevarían todas las placas base y eliminar las no necesarias. Por ejemplo, si no necesitamos ciertos puertos SATA por usar SSD NVMe los podemos eliminar o si queremos reemplazar conexiones PCI Express por puertos USB o viceversa.
Esto les permitirá a los fabricantes de placas base configurarlas como quieran dentro de los estándares de cada generación. Es decir, habría una serie de interfaces básica dentro del PCH del procesador que no se podrán reconfigurar. En cambio, los del PCH/Chipset, sí. Sin embargo, esto es un arma de doble filo, ya que el tamaño y precio de los FPGA es mucho más alto. Lo más seguro es que Intel y AMD sean los que fabriquen un mismo chip común para todas las gamas de placa base, como ocurre con los procesadores, pero lanzando diferentes modelos en el proceso.
Otro cambio que podemos llegar a ver si las regulaciones en cuanto a consumo se vuelven muy severas en el proceso es el hecho de que las gamas para sobremesa y portátiles se acaben unificando en una sola. Sin embargo, esto no sería del agrado de los fabricantes de placas base, que en el caso de AMD son los que también realizan las tarjetas gráficas custom aunque si miramos en la orilla de los Mac, muchos modelos iMac de los últimos años en realidad cuentan con configuraciones prácticamente idénticas a las de sus portátiles por lo que no es descartable que la evolución en un futuro pase por ese camino. Sobre todo en equipos, todo en uno destinados a un uso cotidiano, multimedia, ofimático, etc.