lunes, 6 de septiembre de 2021

Apple Power Macintosh G3: Electrónica

En el anterior artículo desarmé mi Apple Power Macintosh G3 y mostré las características de la carcasa. En este artículo voy a analizar sus componentes electrónicos: placa base, procesador, memoria, tarjetas de ampliación y dispositivos de disco.

El procesador está refrigerado por un disipador sin ventilador que como se vio en el artículo anterior entra en contacto con la carcasa para disipar el calor a través de esta. El disipador se encuentra anclado al zócalo donde se conecta el procesador. Al igual que con otros procesadores se utiliza pasta térmica entre el procesador y el disipador.

Para poder quitar el disipador hay que apretar los enganches hacia abajo y tirar un poco hacía fuera. Una vez quitado se puede ver una tarjeta que además del procesador tiene dos memorias que sirven de memoria caché de segundo nivel para el procesador. El zócalo tiene en el lado izquierdo una palanca que es necesario levantar para soltar la tarjeta y poder sacarla.


La tarjeta no es la original que tenía el ordenador, es una tarjeta de actualización desarrollada por la empresa Sonnet Tech. En el centro del procesador se puede ver una inscripción que indica que es un Power PC G4, modelo MPC7410RX450LE. El procesador original debía ser un Power PC G3. El modelo de las memorias caché es K7A403609B-QC25 con tecnología SRAM. Cada memoria tiene una capacidad de 576 KiB, entre las dos suman 1152 KiB.

El procesador era una de las grandes diferencias entre los PC y los Macintosh. Mientras los PC usaban procesadores x86 con arquitectura CISC (Complex Instruction Set Computer) los Macintosh usaban procesadores Power PC con arquitectura RISC (Reduced Instruction Set Computer).

Por la parte de abajo de la tarjeta se encuentran los pines para conectarla al zócalo de la placa base. Hay 288 pines en un cuadrado de 17 x 17 pines menos una esquina que no tiene pin. El zócalo tiene una esquina sin agujero y la forma correcta de introducir los pines en el zócalo es haciendo coincidir la esquina sin pin con la esquina sin agujero. De esta forma se evita la inserción de forma errónea ya que el pin de una esquina coincidiría con la esquina sin agujero y no se podría introducir. En los PC también se utiliza este sistema. 32 de los pines se utilizan para el bus de direcciones de 32 bits y 64 pines para el bus de datos de 64 bits.

A la izquierda de los pines, por el otro lado de la memoria caché, se encuentra el chip Lattice isp2030VE, un PLD (Programmable Logic Device) (Dispositivo Lógico Programable). Un poco más arriba, en el borde, se puede leer el modelo de la tarjeta.

Al igual que en los PC al procesador le acompañan varios chips para comunicarse con el resto de componentes de la placa base. El chip XPC106ARX66CG, también llamado "Grackle", es el controlador de memoria y el puente con el bus PCI. El chip LSI L2A0752 343S1201-B, conocido como "Heathrow", es un controlador de entrada/salida y DMA. Entre sus funciones está el control de disqueteras y dispositivos SCSI e IDE.


La placa base tiene en la parte de atrás múltiples conectores externos:


Para crear la imagen a mostrar en el monitor conectado al puerto VGA se utiliza una GPU (Graphics Processing Unit) ATI 3D Rage Pro PCI. La GPU usa como memoria gráfica 2 chips KM4132G271BQ-10 de 1 MiB de memoria SGRAM que se encuentran un poco más abajo.


La conexión de red del puerto RJ45 la realizan el controlador de entrada/salida Heathrow y el transceptor Ethernet Level One LXT907APC. Este chip usa el estándar 10BASE-T. A su izquierda se haya el resonador de 20 MHz que utiliza para su frecuencia de funcionamiento.

La comunicación a través de los dos puertos Geoport para impresora y módem está controlada por el transceptor SN75LBC776. También hay un controlador/receptor DS8925M para compatibilidad con LocalTalk.

Encima del chip LSI L2A0752 343S1201-B se encuentran el puerto SCSI externo con formato DB-25 y un puerto SCSI interno de 50 pines. También hay dos puertos IDE. Junto a los puertos SCSI está el chip DS2109S, un terminador SCSI Plug and Play para permitir la conexión y desconexión de dispositivos SCSI con el ordenador funcionando.


El ordenador me venía sin el disco duro, no se si originalmente tenía un disco duro IDE como los PC o SCSI como algunos servidores. En la inscripción de características de la parte de atrás se indica que el disco duro era de 4 GB.

El lector de CDROM incluido es como los usados en los PC. Se conecta a un puerto IDE, se alimenta con un conector molex y tiene jumpers para configurarlo como maestro, esclavo o selección por la posición en el cable. A la izquierda tiene conectores de 2 y 4 pines para sacar el audio de los CDs en formato digital o analógico. El cable de datos es igual al usado en los PC con la peculiaridad de que entre los conectores está dividido en dos, quizás para facilitar su paso por la rendija entre la parte inferior y superior de la carcasa.


En el borde derecho de la placa hay un conector macho de 20 pines para la disquetera. En la parte de atrás de la disquetera hay otro conector macho de 20 pines. El puerto y la disquetera se conectan mediante un cable de 20 hilos con dos conectores hembra de 20 pines. La comunicación entre la disquetera y el controlador de entrada/salida se realiza mediante el sistema SWIM. Los conectores, cables y sistema de comunicación y grabación son distintos a los usados en los PC.



En el centro de la placa se encuentran varios ranuras para diferentes tipos de memoria. En primer lugar hay tres ranuras para módulos DIMM de memoria SDRAM de 168 contactos que forman la memoria RAM del sistema. A continuación hay una ranura para la memoria ROM del sistema y por último hay una ranura SO-DIMM que se encuentra encima de los dos chips de memoria gráfica de la GPU y permite añadir más memoria gráfica.

Según se indica en la inscripción de la parte de atrás del ordenador este tenía originalmente 32 MiB de RAM. En la actualidad el ordenador tiene 3 módulos de 256 MiB, 768 MiB en total.

Cada módulo está compuesto de 8 chips de 16 MiB por cada cara. 3 módulos x 2 caras x 8 chips x 16 MiB = 768 MiB. El modelo de los chips es Lei LES32404TA-7.

El módulo de memoria ROM contiene el software para las funciones básicas del sistema en dos chips KM23V16205DSG-10 de 2 MiB. Encima de uno de los chips hay una pegatina con el código KMM264V515A03-10P que parece ser el modelo del módulo.



A la izquierda de la placa se hayan las ranuras para conectar tarjetas de ampliación que añadan funcionalidad al ordenador. A diferencia de equipos anteriores no cuenta con ranuras NuBus. Tres de las ranuras son PCI como las usadas en los ordenadores PC. Aún siendo el mismo sistema de los PC algunas tarjetas, por ejemplo las gráficas, pueden no funcionar en ambos sistemas si tienen una memoria ROM con software que utilice funciones de la arquitectura Macintosh o PC. También será necesario que haya controladores para ambos sistemas. La otra ranura, con mayor número de contactos, es la ranura PERCH, utilizada para conectar tres tipos de tarjeta de entrada/salida llamadas "Personality Card":

  • Whisper: Entrada y salida de audio.
  • Wings: Entrada y salida de audio, vídeo compuesto y S-Vídeo.
  • Bordeaux: Además de entrada y salida de audio y vídeo como la "Wings", tiene un chip decodificador MPEG para reproducir DVDs.

Las tarjetas de entrada/salida tienen una mayor superficie expuesta al exterior que las PCI para tener espacio para la entrada de los cables telefónicos y las múltiples conexiones de entrada/salida de las tarjetas "Wings" y "Bordeaux". Este ordenador tiene instalada la tarjeta de entrada/salida "Whisper" con entrada y salida de audio. En el interior la tarjeta tiene una ranura, parecida a las PCI, para poder conectar una tarjeta módem telefónico. En la parte exterior de la tarjeta hay una rendija para introducir los cables telefónicos.

La tarjeta tiene en el interior dos conectores para ser utilizados en el Power Macintosh G3 All-In-One (AIO). El conector AIO de color blanco y 40 pines sirve para conectar el panel frontal. El conector AIO VIDEO de color negro y 10 pines se utiliza para conectar la pantalla integrada.


La tarjeta tiene un chip S9818AL 343S0241-B que debe ser el chip principal que haga funcionar la tarjeta, aunque no he podido encontrar información sobre él. La tarjeta también tiene el chip procesador de audio TDA7433D encargado de controlar la entrada y salida de audio.


El ordenador tiene también instaladas dos tarjetas PCI con puertos FireWire y USB para poder conectar otros dispositivos. Los puertos FireWire se usan para conectar a gran velocidad cámaras de vídeo digital, discos duros externos y otros dispositivos. La tarjeta FireWire cuenta con un chip TSB43AB23 y la USB con un chip ALi M5273. Pude comprobar que la tarjeta USB también funciona en un PC sin problemas.






La velocidad del procesador depende de dos frecuencias: la frecuencia del bus frontal o de sistema con el que se conecta a otros componentes y la frecuencia de funcionamiento interno. En la placa base se encuentra el generador de reloj IMI-SC608AAB. Este chip es el encargado de generar las frecuencias del bus PCI y el bus frontal. La frecuencia del bus frontal es un múltiplo de la del bus PCI. El procesador recibe la frecuencia del bus frontal y le aplica un multiplicador para crear su frecuencia de funcionamiento interno. El puente PCI XPC106ARX66CG recibe la frecuencia del bus PCI y también le aplica un multiplicador para crear su frecuencia de funcionamiento interna. Que las frecuencias de estos tres sistemas estén relacionadas por un multiplicador hace más sencilla la sincronización entre sistemas. El generador de reloj también crea la frecuencia de la memoria SDRAM y una frecuencia de 48 MHz para puertos USB.

El generador de reloj usa como frecuencia de referencia los 14,31818 MHz de un resonador que se encuentra a su izquierda. Esta es la misma frecuencia del resonador del Apple II. Se eligió este resonador para el Apple II porque dividiendo 14,31818 MHz entre 4 se saca la frecuencia de 3,579545 MHz necesaria para el sistema de vídeo NTSC usado en el ordenador. Este resonador se utilizaba también para la frecuencia del procesador dividiendo 14,31818 MHz entre 14, lo que da como resultado 1,022727 MHz. En los primeros PC también se eligió 14,31818 MHz como frecuencia base por el uso de NTSC.

Mediante la conexión de un conjunto de jumpers que se encuentran abajo a la izquierda de la placa base se pueden configurar las frecuencias del bus PCI y el bus frontal así como el multiplicador del procesador. Los jumpers se empiezan a contar desde abajo, el primer pin está marcado por un "1" en la placa base. Los jumpers del 1 al 4 fijan en el procesador el multiplicador a aplicar a la frecuencia del bus frontal para crear la frecuencia del procesador.

Los jumpers 7, 8 y 9 permiten configurar en el generador de reloj la frecuencia del bus PCI y el multiplicador para crear la frecuencia del bus frontal. En la siguiente tabla se muestran las combinaciones disponibles.

Bus PCIMultiplicadorBus Frontal
30,07 MHz260,14 MHz
30,07 MHz2,575,17 MHz
31,50 MHz2,578,75 MHz
33,32 MHz2,583,30 MHz
33,41 MHz266,82 MHz
35,00 MHz270,00 MHz

Los jumpers restantes (5 y 6) deben servir para configurar la frecuencia interna de funcionamiento del puente PCI XPC106ARX66CG a 2 o 2,5 veces la frecuencia del bus PCI. No estoy del todo seguro de esto porque no he podido comprobar que los jumpers estén conectados a los pines de configuración de frecuencia del chip ya que los pines no están accesibles.

Para facilitar la configuración se dispone de tres piezas de configuración de diferente color para tres frecuencias del procesador. Las tres piezas conectan los jumpers 5, 6 y 7 para fijar la frecuencia del bus PĆI a 33,41 MHz y la frecuencia del bus frontal y el puente PCI XPC106ARX66CG a 66,82 MHz. Cada una de las piezas conecta los jumpers del 1 al 4 necesarios para configurar en el procesador el multiplicador que crea la frecuencia que corresponde a la pieza. Estas piezas de configuración recuerdan a las piezas de configuración de la memoria RAM en el Apple II.

ColorJumpersMultiplicadorFrecuencia Procesador
Rojo43,566,82 MHz x 3,5 = 233,87 MHz ≃ 233 MHz
Blanco2 y 4466,82 MHz x 4 = 267,28 MHz ≃ 266 MHz
Negro14,566,82 MHz x 4,5 = 300,69 MHz ≃ 300 MHz



En la placa base se encuentra otro generador de reloj, el chip 343S1191-A. Utiliza como frecuencia de referencia un resonador un poco más arriba con la inscripción "0107T8C". No he podido averiguar que frecuencias crea y que chips las utilizan. Este y otros componentes de la placa son circuitos integrados hechos a medida para los ordenadores Macintosh y en algunos casos no es posible encontrar información detallada sobre su funcionamiento.

A la derecha de la placa hay un conector ATX de 20 pines para la alimentación de la placa base por la fuente de alimentación. La fuente incluida en el equipo no cumple totalmente con el estándar ATX, está diseñada para ordenadores Macintosh y algunos de los cables del conector ATX son distintos. Además el tamaño también es diferente y tiene dos grupos de conectores:

  • Un conector ATX para alimentar la placa base y un molex para alimentar un dispositivo en la parte inferior de la carcasa.
  • Tres conectores molex y uno de disquetera para alimentar los dispositivos de las bahías en la parte superior de la carcasa.


En la placa base, detrás de las ranuras para tarjetas de ampliación, hay dos jumpers que permiten configurar la placa para utilizar una fuente de alimentación "MAC" (Macintosh) o "PS/2" (ATX). A la derecha de los jumpers se encuentra el chip CUDA (341S0060) y a la izquierda el botón de reinicio (RESET) de este chip.

El chip CUDA es un microcontrolador Motorola 68HC05 y tiene las siguientes funciones:

El reloj en tiempo real se encarga de contar los segundos transcurridos para poder calcular la fecha y hora actual. Para realizar esta función utiliza un oscilador de 32,768 KHz que se encuentra un poco más abajo. Esta frecuencia dividida 15 veces entre 2 es igual a 1 Hz, una vez por segundo. Por esta razón la frecuencia de 32,768 KHz es muy usada para contar los segundos transcurridos en ordenadores u otros dispositivos.

El RTC necesita estar funcionando continuamente incluso con el ordenador apagado y desenchufado de la red eléctrica para mantener la fecha y hora actual. Los parámetros del sistema configurados en la PRAM también deben mantenerse siempre. Para realizar estas funciones ininterrumpidamente el chip CUDA es alimentado por una pila 1/2 AA de 3,6 V. Presionando el botón "RESET" se puede reiniciar el chip CUDA y eliminar los parámetros de la PRAM para solucionar problemas. También se reiniciará el reloj y se perderá la fecha y hora actual.

Cerca de la pila hay un conector macho para el módulo regulador de voltaje. En este ordenador es un Raytheon RCB010 con un chip RC5051M. La fuente de alimentación proporciona 3,3, 5, 12 y -12 voltios a la placa base. El procesador necesita otros voltajes y con mucha estabilidad. El regulador de voltaje suministra al procesador entre 1,3 y 3,5 V según las ordenes recibidas de este. Además el voltaje está muy bien regulado e incluye limitación de corriente y protección ante sobretensión y cortocircuitos.




Abajo a la izquierda de la placa están los conectores para la luz indicadora de encendido (LED), el altavoz del sistema (SPEAKER) y el pulsador de encendido/apagado (POWER).

El pulsador está anclado al fondo de la placa base y es accionado por una pieza de plástico que sobresale por el frontal de la carcasa con forma de botón. El altavoz y el led indicador de encendido están sujetos por detrás al frontal del ordenador.



Algo más a la derecha, entre la pila y el regulador de voltaje, se encuentra el conector de entrada para audio analógico desde un reproductor de CDs. En las siguientes fotos se puede ver el conector de la placa y el cable necesario para conectar el reproductor de CDs.


Por último en las siguiente fotos se puede ver en primer lugar la placa base con indicaciones de la posición de los componentes principales y a continuación la placa base con los componentes extraíbles desconectados.


Estas son las características generales de la electrónica del ordenador. Es muy similar a los PC pero con algunas peculiaridades como procesador Power PC en una tarjeta junto a la memoria caché L2, chip CUDA, botón "RESET", pila 1/2 AA, fuente de alimentación no totalmente compatible con ATX, modulo regulador de voltaje, ranura para tarjetas PERCH, módulo de memoria ROM, disquetera SWIM y puertos SCSI, Geoport y ADB.

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