Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q UNIVERSIDAD TECNICA ESTATAL DE QUEVEDO FACULTAD DE CIENCIAS EMPRESARIALES ESCUELA DE INFORMATICA FUNDAMENTOS DE COMPUTACION PRESENTACION: La Universidad Técnica Estatal de Quevedo a través de la Escuela de Informática de la Facultad de Ciencias Empresariales ofrece la carrera profesional de Ingeniería de Sistemas e Informática, que tiene el propósito de servir al país formando ingenieros de Sistemas e Informática, quienes contarán con las capacidades humanísticas, científicas y técnicas que les permitirán desempeñarse con excelencia y liderazgo en las cuatro dimensiones del saber, coherentes con los postulados de la doctrina, visión, misión y objetivos curriculares de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo. ¿Qué es la Ingeniería de Sistemas? La Ingeniería de Sistemas es una disciplina que se ocupa del análisis, planificación, diseño, desarrollo, instalación, mantenimiento y conversión de sistemas en general. Cuando estos sistema manejan información se habla entonces de Informática y cuando además estos sistemas están basados en computadores se habla de Computación. ¿Cuáles son sus componentes? Para llevar a cabo su labor, este profesional debe conocer y entender los componentes del sistema de información, de manera que pueda desarrollarlos y emplearlos mejor. Es decir dependerá del conocimiento de herramientas y experiencia en el campo. Las herramientas, métodos y técnicas que debe conocer son: hardware, software, organización y entorno. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 1 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Hardware.Con Hardware se alude a todo lo relacionado con los computadores y dispositivos periféricos. El Ingeniero de Sistemas no se preocupa del desarrollo de éstos componente, se limita a conocerlo, manejarlos y saber darle un uso adecuado. El software se refiere a todo lo relativo a la elaboración de programas, métodos y procedimientos. Para ello se requiere del conocimiento de los programas de aplicaciones disponibles en el mercado y lenguajes de programación, entre otros aspectos. El uso o desarrollo de este componente responderá prioritariamente a una condición de eficiencia y calidad. La organización es la empresa o institución donde se va a aplicar un determinado sistema de información. La manera en que estas organizaciones estén estructuradas va a influir y modificar la definición del sistema de información a usar. Para abordar este aspecto el Ingeniero de Sistemas debe conocer aspectos relativos a organización de empresas, contabilidad, logística, procesos productivos y comerciales, administración de proyectos, manejo de personal, etc. El entorno es lo que está alrededor de estos tres componentes iniciales. Es el contexto al que el sistema de información debe adecuarse: cambios en las técnicas, en los medios de comunicación, en aspectos que afecten el sistema de información (el cambio de la unidad monetaria, por ejemplo), etc. El Ingeniero de Sistemas tiene un enfoque que incorpora muchos aspectos, lo que le permite abordar las situaciones a las que debe responder en toda su complejidad. Esta mirada de conjunto, por la formación que ha recibido, es la que, de otro lado, le permitirá dar soluciones integrales a ellas. Cada una de las actividades asociadas con el desarrollo de sistemas de información y la selección y mejor aprovechamiento de computadoras y redes. ¿Qué estudia un Ingeniero de Sistemas? FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 2 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q El estudiante aprenderá como identificar los requerimientos del sistema, incluyendo los métodos para recolectar los datos, como interactuar con los usuarios y documentar los detalles del sistema por medio de diversos métodos. Con este fin la Escuela de Informática a preparado un plan de estudios dividido en tres áreas básicas: Hardware: Arquitectura de computadores, ensamblaje y reparación de computadoras, instalación de periféricos y multimedios, sistemas digitales, instalación y administración de redes, sistemas CAD y CAM, adquisición automática de datos y control de procesos industriales, Inteligencia Artificial, Robótica, etc. Software: A esta área pertenecen cursos prácticos que serán tomados de manera modular como: Ofimática que comprende los temas, Windows 2000, Word, Excel y Power Point. Internet e Intranet que comprende correo electrónico, diseño de páginas Web y desarrollo de aplicaciones. Lenguajes de programación, que comprende Visual Java, Visual Basic, C++ y Power Builder. Sistemas operativos de redes como Windows NT y LINUX. Herramientas CASE como EasyCASE y SQL. Además de cursos teóricos como: Fundamentos de computación, algoritmos matemáticos, diseño de base de datos, diseño estructurado, diagrama de flujos, sistemas operativos, teoría de compiladores, programación lineal, análisis y diseño orientado a objetos, redes de ordenadores, tecnología cliente/servidor, sistemas de comunicaciones, telemática, auditoria de sistemas etc. Organización: La enseñanza se complementa con otros tópicos importantes para el desempeño en la especialidad, como: Estadística Aplicada, Mercadotecnia, Contabilidad General, Costos, Administración de Proyectos, Estudio de Factibilidades, Auditoria de Sistemas, etc. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 3 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q UNIDAD I INTODUCCION A LA INFORMATICA 1.1 CONCEPTO DE ORDENADOR.- Una computadora (Hispanoamérica) u ordenador (España) es un dispositivo electrónico compuesto básicamente de un procesador, una memoria y los dispositivos de entrada/salida (E/S), que permite almacenar, procesar y distribuir información (datos procesados) 1.2 CONCEPTO DE INFORMATICA.- Es la ciencia que estudia los ordenadores. El concepto de informática viene dado de la unión de dos palabras Información y automática. Según el diccionario académico de la lengua española es un "Conjunto de conocimientos científicos y técnicas que hacen posible el tratamiento automático de la información por medio de ordenadores" Podemos entender el concepto de informática como aquella ciencia encargada de estudiar los ordenadores y su capacidad para procesar y almacenar información y datos. Las funciones principales de la informática son las siguientes: Creación de nuevas computadoras. Creación de nuevas especificaciones de trabajo. Desarrollo e implementación de sistemas informáticos. Optimización de los métodos y sistemas informáticos existentes La informática es aplicada en diversos sectores de la actividad diaria. Esos sectores son abarcados por medicina, ingeniería, industria, en la investigación científica, el arte y a nivel empresarial. En sus inicios, la informática facilitó los trabajos repetitivos y monótonos del área administrativa, gracias a la automatización de esos procesos, lo que a su vez trajo como ventaja una disminución de los costes. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 4 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Dentro del concepto de informática, su principal función es facilitar información oportuna y veraz, lo cual facilita la toma de decisiones a nivel empresarial. 1.3 USOS, BENEFICIOS Y ACTUALIDAD DE LA INFORMATICA.- Sin lugar a dudas, hoy en día, la informática juega un papel de gran importancia en el diseño de negocios. Para toda unidad empresarial la informática representa una herramienta de trabajo de fundamental importancia para la consecución eficiente de sus metas y objetivos. Las ventajas competitivas antiguas estaban constituidas por la mano de obra barata, las actuales por la tecnología, la información el conocimiento y la creatividad gerencial que están moldeadas por la innovación tecnológica, la innovación gerencial, la calificación de las personas, la capacidad de aprendizaje y las actividades de valor agregado Para el área de Administración Financiera la informática constituye una herramienta de gran utilidad para el ejercicio de sus actividades cotidianas, ya que esta le ayuda a tener una visión más amplia y clara sobre el futuro de la organización y le facilita el uso creativo y eficiente de los recursos monetarios. La informática representa la posibilidad de efectuar acciones en tiempo real, sin dilación, sin retrasos; representa una alternativa viable para afrontar con éxito los diversos retos que enfrenta la empresa en el desarrollo cotidiano de sus actividades. La informática representa para Los profesionales de diferentes áreas en una poderosa herramienta de cambio, ya que, con el simple hecho de oprimir un grupo de teclas obtiene información veraz sobre aspectos diversos como lo son, por ejemplo: el conocer quien(es) a cobrado un(os) cheque(s) o que cliente(s) ha realizado pagos. La comunicación en red es una parte importante de la informática que nos permite tener acceso a la información que tienen otras terminales rompiendo así fronteras organizacionales. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 5 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Las nuevas tecnologías permiten enlaces con las personas que necesitamos para realizar nuestras actividades. La radiocomunicación y el uso de computadoras portátiles son de gran utilidad ya que permiten a los empleados estar en continua comunicación con la empresa aunque no se encuentren dentro o cerca de ella. Con los avances de la tecnología el envío y recepción de información es rápido y oportuno desde cualquier lugar en que nos encontremos. Por medio de la radiocomunicación se mantienen en comunicado todo el personal tanto el que esta dentro de las instalaciones como el personal que debe salir de la empresa De igual forma, se puede hacer uso de la informática mediante la red de una base de datos o de un Radiocomunicador, para que cuando el personal no se encuentre en la empresa, este pueda tener comunicación con la red, ya que su voz se podrá grabar e introducirse a la base de datos, por ejemplo, si se encuentra en un lugar donde este un cliente o proveedor, y se necesite saber el historial crediticio, o el monto de la deuda que tiene, o simplemente saber si este cliente o proveedor es solvente, gracias al Radiocomunicador, el cual es un complemento de la red, nos podremos introducir en la red para poder obtener la información que requerimos. Un caso práctico dentro de una organización convencional el personal de ventas sale primeramente a conseguir pedidos que posteriormente transmite al personal administrativo de ventas, quienes a su vez lo deben hacer llegar al departamento de producción y/o almacén de productos terminados y posteriormente una vez completado será enviado al cliente, este proceso implica una cantidad de tiempo considerable. En cambio un profesional que ya haya incorporado la tecnología de punta proveerá a su personal de ventas de un sistema de comunicación que le permita conocer en todo momento, al estar realizando su trabajo fuera de la organización, las mercancías disponibles para su venta y al mismo tiempo pedir que los pedidos sean surtidos inmediatamente, esto incrementará espectacularmente el flujo de efectivo hacia la organización y mejorará el funcionamiento de la empresa. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 6 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q EVALUACION UNIDAD I El concepto de informática viene dado de la unión de tres palabras: Información, Procesamiento y automática ( F ) La informática es la ciencia encargada de estudiar los ordenadores y su capacidad para procesar, almacenar información y datos ( V ) Una de las funciones principales de la informática es la creación de nuevas especificaciones de trabajo ( V ) En sus inicios la informática facilitó los trabajos repetitivos y monótonos del área administrativa ( V ) La comunicación en red no es una parte de la informática que nos permite tener acceso a la información que tienen otras terminales ( F ) La pascalina fue el primer dispositivo mecánico de contabilidad ( F ) Balicé Pascal creó la maquina de diferencias ( F ) Charles Babbage trabajó en su máquina analítica hasta su muerte ( V ) La primera computadora digital electrónica fue construida por John Vincent Atanasoff ( V ) La ENIAC era 10 veces más veloz que sus predecesoras electromecánicas ( F ) Von Newman, Eckert y Mauchly desarrollaron la EDVAC ( V ) Grace Murria desarrollo el segundo compilador (COBOL) ( F ) IBM y la Universidad de Harvard construyeron la MARK I ( V ) En la segunda generación se programaba en lenguaje de máquina ( F ) Las máquinas de la tercer generación estaban constituidas por tubos al vacío ( F ) La tercera generación estaban construidas con circuitos de transistores ( F) En la segunda generación se programaba en lenguajes de lato nivel ( V ) En la segunda generación la fabricación electrónica estaba basada en circuitos integrados ( F ) En la tercera generación se manejaba por medio de lenguajes de control de los sistemas operativos ( V ) En la cuarta generación apareció los microprocesadores ( V ) FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 7 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q El procesamiento en paralelo mediante arquitecturas y diseños especiales de circuitos de gran velocidad son características de la cuarta generación ( ) SOLUCIONARIO EVALUACION UNIDAD I El concepto de informática viene dado de la unión de tres palabras: Información, Procesamiento y automática ( F ) La informática es la ciencia encargada de estudiar los ordenadores y su capacidad para procesar, almacenar información y datos ( V ) Una de las funciones principales de la informática es la creación de nuevas especificaciones de trabajo ( V ) En sus inicios la informática facilitó los trabajos repetitivos y monótonos del área administrativa ( V ) La comunicación en red no es una parte de la informática que nos permite tener acceso a la información que tienen otras terminales ( F ) La pascalina fue el primer dispositivo mecánico de contabilidad ( F ) Balicé Pascal creó la maquina de diferencias ( F ) Charles Babbage trabajó en su máquina analítica hasta su muerte ( V ) La primera computadora digital electrónica fue construida por John Vincent Atanasoff ( V ) La ENIAC era 10 veces más veloz que sus predecesoras electromecánicas ( F ) Von Newman, Eckert y Mauchly desarrollaron la EDVAC ( V ) Grace Murria desarrollo el segundo compilador (COBOL) ( F ) IBM y la Universidad de Harvard construyeron la MARK I ( V ) En la segunda generación se programaba en lenguaje de máquina ( F ) Las máquinas de la tercer generación estaban constituidas por tubos al vacío ( F ) La tercera generación estaban construidas con circuitos de transistores ( F) En la segunda generación se programaba en lenguajes de lato nivel ( V ) En la segunda generación la fabricación electrónica estaba basada en circuitos integrados ( F ) FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 8 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q En la tercera generación se manejaba por medio de lenguajes de control de los sistemas operativos ( V ) En la cuarta generación apareció los microprocesadores ( V ) El procesamiento en paralelo mediante arquitecturas y diseños especiales de circuitos de gran velocidad son características de la cuarta generación ( F ) UNIDAD II HISTORIA DE LA COMPUTADORA 2.1 EL ABACO; quizá fue el primer dispositivo mecánico de contabilidad que existió. Se ha calculado que tuvo su origen hace al menos 5000 años y su efectividad ha soportado la prueba del tiempo. 2.2 LA PASCALINA; El inventor y pintor Leonardo Da Vincí (1452-1519) trazó las ideas para una sumadora mecánica. Siglo y medio después, el filósofo y matemático francés Balicé Pascal (1623-1662) por fin inventó y construyó la primera sumadora mecánica. Se le llamo Pascalina y funcionaba como maquinaria a base de engranes y ruedas. A pesar de que Pascal fue enaltecido por toda Europa debido a sus logros, la Pascalina, resultó un desconsolador fallo financiero, pues para esos momentos, resultaba más costosa que la labor humana para los cálculos aritméticos. 2.3 LA LOCURA DE BABBAGE, Charles Babbage (1793-1871), visionario inglés y catedrático de Cambridge, hubiera podido acelerar el desarrollo de las computadoras si él y su mente inventiva hubieran nacido 100 años después. Adelantó la situación del hardware computacional al inventar la "máquina de diferencias", capaz de calcular tablas matemáticas. En 1834, cuando trabajaba en los avances de la máquina de diferencias Babbage concibió la idea de una "máquina analítica". En esencia, ésta era una computadora de propósitos generales. Conforme con su diseño, la máquina analítica de Babbage podía sumar, substraer, multiplicar y dividir en secuencia automática a una velocidad de 60 sumas por minuto. El diseño requería miles de engranes y mecanismos FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 9 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q que cubrirían el área de un campo de fútbol y necesitaría accionarse por una locomotora. Los escépticos le pusieron el sobrenombre de "la locura de Babbage". Charles Babbage trabajó en su máquina analítica hasta su muerte. Los trazos detallados de Babbage describían las características incorporadas ahora en la moderna computadora electrónica. Si Babbage hubiera vivido en la era de la tecnología electrónica y las partes de precisión, hubiera adelantado el nacimiento de la computadora electrónica por varías décadas. Irónicamente, su obra se olvidó a tal grado, que algunos pioneros en el desarrollo de la computadora electrónica ignoraron por completo sus conceptos sobre memoria, impresoras, tarjetas perforadas y control de programa secuencia. 2.4 LA PRIMERA TARJETA PERFORADA; El telar de tejido, inventado en 1801 por el Francés Joseph-Marie Jackard (1753-1834), usado todavía en la actualidad, se controla por medio de tarjetas perforadas. El telar de Jackard opera de la manera siguiente: las tarjetas se perforan estratégicamente y se acomodan en cierta secuencia para indicar un diseño de tejido en particular. Charles Babbage quiso aplicar el concepto de las tarjetas perforadas del telar de Jackard en su motor analítico. En 1843 Lady Ada Augusta Lovelace sugirió la idea de que las tarjetas perforadas pudieran adaptarse de manera que propiciaran que el motor de Babbage repitiera ciertas operaciones. Debido a esta sugerencia algunas personas consideran a Lady Lovelace la primera programadora. Herman Hollerith (1860-1929). La oficina de censos estadounidense no terminó el censo de 1880 sino hasta 1888. La dirección de la oficina ya había llegado a la conclusión de que el censo de cada diez años tardaría más que los mismos 10 años para terminarlo. La oficina de censos comisiono al estadista Herman Hollerith para que aplicara su experiencia en tarjetas perforadas y llevara a cabo el censo de 1890. Con el procesamiento de las tarjetas perforadas y el tabulador de tarjetas perforadas de Hollerith, el censo se terminó en sólo 3 a años y la oficina se ahorró alrededor de $5,000,000 de dólares. Así empezó el procesamiento automatizado de datos. Hollerith no tomó la idea de las tarjetas perforadas del invento de Jackard, sino de la "fotografía de perforación" FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 10 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Algunas líneas ferroviarias de la época expedían boletos con descripciones físicas del pasajero; los conductores hacían orificios en los boletos que describían el color de cabello, de ojos y la forma de nariz del pasajero. Eso le dio a Hollerith la idea para hacer la fotografía perforada de cada persona que se iba a tabular. Hollerith fundó la Tabulating Machine Company y vendió sus productos en todo el mundo. La demanda de sus máquinas se extendió incluso hasta Rusia. El primer censo llevado a cabo en Rusia en 1897, se registró con el Tabulador de Hollerith. En 1911, la Tabulating Machine Company, al unirse con otras Compañías, formó la Computing-Tabulating-Recording-Company. 2.5 LAS MAQUINAS ELECTROMECANICAS DE CONTABILIDAD (MEC). Los resultados de las máquinas tabuladotas tenían que llevarse al corriente por medios manuales, hasta Computing-Tabulating-Recording-Company que anunció en 1919 la aparición la de la impresora/listadora. Esta innovación revolucionó la manera en que las Compañías efectuaban sus operaciones. Para reflejar mejor el alcance de sus intereses comerciales, en 1924 la Compañía cambió el nombre por el de international Bussines Machines Corporation (IBM) Durante décadas, desde mediados de los cincuentas la tecnología de las tarjetas perforadas se perfeccionó con la implantación de más dispositivos con capacidades más complejas. Dado que cada tarjeta contenía en general un registro (Un nombre, dirección, etc) el procesamiento de la tarjeta perforada se conoció también como procesamiento de registro unitario. La familia de las máquinas electromecánicas de contabilidad (EAM) eloctromechanical accounting machine de dispositivos de tarjeta perforada comprende: la perforadora de tarjetas, el verificador, el reproductor, la perforación sumaria, el intérprete, el clasificador, el cotejador, el calculador y la máquina de contabilidad. El operador de un cuarto de máquinas en una instalación de tarjetas perforadas tenía un trabajo que demandaba mucho esfuerzo físico. Algunos cuartos de máquinas asemejaban la actividad de una fábrica; las tarjetas perforadas y las salidas impresas se cambiaban de un FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 11 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q dispositivo a otro en carros manuales, el ruido que producía eran tan intenso como el de una planta ensambladora de automóviles. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 12 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 2.6 Pioneros de la computación ATANASOFF Y BERRY Una antigua patente de un dispositivo que mucha gente creyó que era la primera computadora digital electrónica, se invalidó en 1973 por orden de un tribunal federal, y oficialmente se le dio el crédito a John V. Atanasoff como el inventor de la computadora digital electrónica. El Dr. Atanasoff, catedrático de la Universidad Estatal de Iowa, desarrolló la primera computadora digital electrónica entre los años de 1937 a 1942. Llamó a su invento la computadora Atanasoff-Berry, ó solo ABC (Atanasoff Berry Com puter). Un estudiante graduado, Clifford Berry, fue una útil ayuda en la construcción de la computadora ABC. Algunos autores consideran que no hay una sola persona a la que se le pueda atribuir el haber inventado la computadora, sino que fue el esfuerzo de muchas personas. Sin embargo en el antiguo edificio de Física de la Universidad de Iowa aparece una placa con la siguiente leyenda: "La primera computadora digital electrónica de operación automática del mundo, fue construida en este edificio en 1939 por John Vincent Atanasoff, matemático y físico de la Facultad de la Universidad, quien concibió la idea, y por Clifford Edward Berry, estudiante graduado de física." Mauchly y Eckert, después de varias conversaciones con el Dr. Atanasoff, leer apuntes que describían los principios de la computadora ABC y verla en persona, el Dr. John W. Mauchly colaboró con J.Presper Eckert, Jr. para desarrollar una máquina que calculara tablas de trayectoria para el ejército estadounidense. El producto final, una computadora electrónica completamente operacional a gran escala, se terminó en 1946 y se llamó ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), ó Integrador numérico y calculador electrónico. La ENIAC construida para aplicaciones de la Segunda Guerra mundial, se terminó en 30 meses por un equipo de científicos que trabajan bajo reloj. La ENIAC, mil veces más veloz que sus predecesoras electromecánicas, irrumpió como un importante descubrimiento en la tecnología de la computación. Pesaba 30 toneladas y ocupaba un espacio de 450 mts FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 13 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q cuadrados, llenaba un cuarto de 6 m x 12 m y contenía 18,000 bulbos, tenía que programarse manualmente conectándola a 3 tableros que contenían más de 6000 interruptores. Ingresar un nuevo programa era un proceso muy tedioso que requería días o incluso semanas. A diferencia de las computadoras actuales que operan con un sistema binario (0,1) la ENIAC operaba con uno decimal (0,1,2..9) La ENIAC requería una gran cantidad de electricidad. La leyenda cuenta que la ENIAC, construida en la Universidad de Pensylvania, bajaba las luces de Filadelfia siempre que se activaba. La imponente escala y las numerosas aplicaciones generales de la ENIAC señalaron el comienzo de la primera generación de computadoras. En 1945, John von Neumann, que había trabajado con Eckert y Mauchly en la Universidad de Pensylvania, publicó un artículo acerca del almacenamiento de programas. El concepto de programa almacenado permitió la lectura de un programa dentro de la memoria de la computadora, y después la ejecución de las instrucciones del mismo sin tener que volverlas a escribir. La primera computadora en usar el citado concepto fue la llamada EDVAC (Eletronic Discrete-Variable Automatic Computer, es decir computadora automática electrónica de variable discreta), desarrollada por Von Neumann, Eckert y Mauchly. Los programas almacenados dieron a las computadoras una flexibilidad y confiabilidad tremendas, haciéndolas más rápidas y menos sujetas a errores que los programas mecánicos. Una computadora con capacidad de programa almacenado podría ser utilizada para varias aplicaciones cargando y ejecutando el programa apropiado. Hasta este punto, los programas y datos podrían ser ingresados en la computadora sólo con la notación binaria, que es el único código que las computadoras "entienden". El siguiente desarrollo importante en el diseño de las computadoras fueron los programas intérpretes, que permitían a las personas comunicarse con las computadoras utilizando medios distintos a los números binarios. En 1952 Grace Murray Hoper una oficial de la Marina de E.E.U.U., desarrolló el primer compilador, un programa que puede traducir enunciados parecidos al FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 14 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q inglés en un código binario comprensible para la maquina llamado COBOL (COmmon Business-Oriented Languaje). THOMAS J. WATSON JR y PETER PETRE en su obra, narran magistralmente aquel momento cumbre de la historia (1946) de los computadores; traigo unos selectos párrafos para mayor ilustración de los colegas que empiezan a entrar en el fabuloso mundo de la informática conociendo las primeras impresiones de un hombre que tuvo mucho contacto y por ende con el desarrollo mismo de los computadores: "El primer viaje de negocios que hice con él (Kirk) bien pudo haber cambiado el curso de la historia de la industria de computadores, si cualquiera de los dos hubiera comprendido lo que teníamos delante de las narices. Un día gris de marzo fuimos a la Universidad de Pensilvania a conocer el ENIAC (ELECTRONIC NUMERICAL INTEGRATOR AND COMPUTER) uno de los primeros computadores, un gigantesco y primitivo procesador de números para resolver problemas científicos. (Subrayas fuera del texto) Acababa de entrar en operación y les dio gran renombre a sus inventores, PRESPER ECKERT y JHON MAUCHLY, quienes abrieron nuevos horizontes usando circuitos electrónicos en lugar de relés electromecánicos como los de nuestras máquinas tabuladoras. Mi padre apoyaba generosamente proyectos como el ENIAC, más por razones de prestigio y filantropía que por motivos comerciales. Durante la guerra IBM y la Universidad de Harvard construyeron un gigantesco computador no electrónico llamado el MARK I. Se componía, en gran parte, de dos toneladas de máquinas tabuladores IBM sincronizadas en un solo eje como en lo telares. El MARK I llamó mucho la atención como el "supercerebro róbot de Harvard" y se utilizó con éxito para resolver problemas ultra secretos durante la guerra." "Mi padre había oído hablar de ECKER y de MAUCHLY a fines de la guerra, cuando la Armada le pidió a la IBM un equipo de perforar tarjetas que ayudara a obtener datos de entrada y de salida del ENIAC. Eso nos permitió entrar a KIRK y a mí ; pero la idea de el ENIAC fue, en realidad, de KIRK. El tenía curiosidad porque le había hecho mucha publicidad a la habilidad del ENIAC FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 15 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q para hacer cálculos con la velocidad de un rayo. Otra razón que tenía KIRK para echar una mirada fue que ECKERT y MAUCHLY estaban hablando de sacar una patente, por lo cual nuestros abogados temían que la IBM tuviera que pagar derechos muy altos si cuajaba la idea de computación electrónica." "Recuerdo vivamente el ENIAC ; se componía de lo que parecía hectáreas de tubos vacíos en forma de red metálica. El aire estaba muy caliente y yo le pregunte a ECKERT, un hombre elegante y bien educado, a qué se debía eso. Me explicó : "Porque en esta sala hay ocho mil válvulas de radio". No tenía aire acondicionado. Le pregunté qué hacia la máquina y me dijo : "Computar la trayectoria de los proyectiles". Para mostrarnos lo que quería decir, se sentó, tomó lápiz y papel y dibujó la curva que describe un obús en el aire. Nos explicó que para lograr la máxima eficacia de un obús es necesario calcular en dónde se halla el proyectil en cada fracción de segundo durante su vuelo. Esto requería una enorme cantidad de computación y el ENIAC la hacía en muy poco tiempo, en realidad, en menos tiempo del que tardaría un obús real en llegar a su objetivo". A lo anterior podríamos agregarle lo que la historia nos cuenta, como en 1946, después de tres años de trabajo, un equipo de gente de la Universidad de Pensylvania-Estados Unidos, encabezado por J. PRESPER ECKERT y JOHN MACUHLYU, crearon el colosal ENIA, que medía 30 metros de largo, por dos metros y medio de alto, pesaba 30 toneladas, tenía 18.000 tubos de vacío y consumía 25.000 vatios de energía, sin embargo, sólo podía almacenar 80 caracteres de información. EL ENIAC podía sumar 5.000 números en un segundo, frente a 50 de los más poderosos computadores mecánicos de la época, pero era muy difícil de usar. A los operadores, se requerían de varios, les tomaba dos días de programar cálculos que el ENIAC resolvía en un par de segundos. EL ENIAC no se comercializó, pero en 1952, J PRESPER ECKER y JOHN MAUCHLY, lanzaron el UNIVERSAL AUTOMATIC COMPUTER UNIVAC 1 (COMPUTADOR UNIVERSAL AUTOMÁTICO), comercializado y fabricado por JIM RAND, el dueño de la Remington Rand, quien les comprara su licencia, después de haber sido ofrecida y rechazada su compra por la IBM. El primer FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 16 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q pedido, fue construir seis UNIVAC´s, cuyo slogan fue que sería útil en el laboratorio como en la oficina de contabilidad. Recordemos que estos monstruos eran sólo utilizados para fines científicos o militares, no para oficinas. Era el primer computador cuya información podría ser almacenada en cinta magnética (la misma que se usaba en las grabadoras magnetofónicas de la época) destinado a borrarse y volver a usarse y no en tarjetas perforadas como era usual en ese entonces. En la década de los 50, el término COMPUTADOR, se había vuelto una palabra mágica tan popular como las vitaminas. Los altos jefes ejecutivos creían y en esto no se equivocaban, que las compañías del futuro serían manejadas por computadores. Presidentes de juntas directivas decían: " ¡Tenemos que conseguir un computador ! " Todo el mundo quería uno, aunque las aplicaciones precisas de la máquina seguían siendo un misterio. La opinión común era que la administración corría mayor riesgo esperando que lanzándose inmediatamente a la computarización." Durante varias décadas, los computadores fueron máquinas enormes, muy complejas y terriblemente costosas. Únicamente las empresas y entidades que podían desembolsar más de un millón de dólares tenían acceso a los computadores de los años 50 y 60 llamados mainframes. En 1960, aparecieron computadores más pequeños y menos costosos, llamados minicomputadores, pero su precio también los mantuvo reservados a empresas; un minicomputador costaba entre US$ 20.000.oo y US$ 100.000. Los computadores continuaron siendo máquinas por fuera del alcance de los simples mortales hasta cuando un estadounidense llamado ED ROBERTS, fundador de la empresa MITS, en enero de 1975, apareció en la portada de la revista POPULAR ELECTRONICS, mostró un nuevo equipo que revolucionó la industria de los computadores, creó un aparato llamado ALTAIR 8800, que costaba cerca de 400 dólares. Se le considera como el primer computador personal. Por primera vez era posible que una persona tuviera su propio computador, sin embargo era necesario ser un experto para usar el ALTAIR y FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 17 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q no era mucho lo que se podía hacer. El Altair, que usaba un procesador Intel 8080 de 2 Mhz, tenía únicamente 256 bytes de memoria, suficientes para almacenar apenas 256 caracteres, luego MITS lanzó un modelo con 4.000 bytes. No tenía disco duro, monitor ni teclado. El usuario se comunicaba con el Altair a través de los interruptores y luces de su panel frontal. El computador no venía armado y si el usuario lo quería armado, tenía que pagar US$500.oo. El usuario recibía las partes y las instrucciones para ensamblarlo, así ocurrió con los otros computadores, por largos años. Además para que el Altair funcionara, era necesario gastar cerca de US$2.000.oo en periféricos, pese a eso, se vendieron más de diez mil unidades. Tenía otra limitación el Altair, no existía software para él; pero dos jóvenes de Seatle aprovecharon esa oportunidad para cambiar sus vidas: BILL GATES de 19 años y PAUL ALLEN de 22. Durante varias semanas ellos trabajaron en la creación de una versión del lenguaje de programación Basic para el Altair. Era muy difícil, pues no tenía un Altair, pero lograron crear el primer lenguaje de programación para un computador personal (Basic permitiría que los usuarios del Altair crearan sus propios programas) En febrero, GATES y ALLEN firmaron un contrato con MITS y se incluyó ese lenguaje en el Altair. El Basic de Microsoft terminó por convertirse en el estándar de la naciente industria de los PC. En Abril de 1975, BILL GATES y PAUL ALLEN fundaron MICROSOFT. GATES que estudiaba derecho en la Universidad de Harvard continuó su carrera hasta enero de 1977, cuando la abandonó para dedicarse de lleno a MICROSOFT. En marzo de 1976, STEPHE WOZNIAK, de 26 años, un ingeniero eléctrico que trabaja en la compañía HEWLETT-PACKARD, terminó de construir un computador que más tarde se conoció como APPLE I. Su amigo STEVE JOBS, de 21 años, quien le ayudó con el diseño, le propuso crear una empresa para comercializar el computador y ambos fundaron APPLE COMPUTER el primero de abril. Inicialmente, la compañía funcionó en el garaje de la casa de los padres de JOBS. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 18 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q El Apple I, se comenzó a vender en julio, por un precio de 666 dólares. Este computador se basaba en el procesador de 6502 de 1 MHz, de la empresa MOS Technology y tenía 8 KB de memoria RAM. No incluía monitor, teclado, ni fuente de poder, pero se vendieron 200 unidades en diez meses. En 1977, Apple, presentó el Apple II uno de los computadores personales más exitosos en la década de los 70 y motor del ascenso de Apple en sus inicios. Venía completamente ensamblado, por lo cual era una máquina apta para todo el mundo. Tenía un procesador MOS 6502, 16 KB de memoria RAM, expansible a 48 K, teclado, un monitor que podía manejar color, también podía usar un televisor como monitor, una caja de plástico, rareza en esa época, y conexión para casete de cinta para almacenar datos. Costaba US$1.298. En 1978, APPLE y Radio Shack lanzaron unidades de disquete de 5.25 pulgadas. Pronto estos disquetes se convirtieron en el medio estándar de almacenamiento de datos en los computadores personales. El disquete de 5.25 pulgadas había sido introducido en 1976 por la Shugart Associates. La EPSON América lanzó la impresora de matriz de punto MX80, que se hizo muy popular por su calidad y bajo precio. En 1979, la compañía INTEL lanzó el procesador 8088, que sería utilizado dos años más tarde en el PC más importante de la historia el IBM PC. La empresa MICROPRO, lanzó el procesador de palabras WORDSTAR, creado por ROB BARNABY, fue muy popular hasta mediados de los años 80, cuando salió WORDPERFECT. El 12 de agosto de 1981, la IBM, lanzó el IBM PERSONAL COMPUTER (IBM PC). Ese computador, que costaba US$ 3.000, se convirtió en el estándar de la industria y desplazó a todos los microcomputadores rivales. Los PC actuales descienden del IBM PC, por ello a veces se le menciona como el primer PC. El IBM PC, utiliza un procesador Intel 8088 de 4,8 MHz y tenía 64 KB de memoria RAM (expansible a 256 KB). No Tenía disco duro, sino una o dos unidades de disquete de 160 KB capacidad. En los primeros 18 meses se vendieron 136.000 unidades y a finales de 1983 IBM era el líder del mercado de los PC. Buena parte del éxito se debe a que, rompiendo su tradición, IBM construyó el FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 19 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q IBM PC con componente de terceros, estándares en la industria y no con tecnologías de su propiedad. Gracias ello, docenas de fabricantes comenzaron luego a construir PC basados en el modelo de IBM, lo que hoy llamamos CLONES y eso creó una industria gigantesca. El IBM PC incluyó el sistema operativo MS-DOS (Microsoft Disk Operating System), eso fue determinante para convertir a Microsoft en el principal fabricante de software. Para ese mismo año, se desarrolló el OSBORNE I PORTABLE, el primer portátil. Costaba 1.795 dólares. Tenía un monitor de 5 pulgadas, 64 KB de memoria RAM, un módem y dos unidades de disquete de 5.25 pulgadas. En el año de 1982, en febrero, la compañía INTEL CORPORATION, presentó el procesador 80286, viniendo a reemplazar con el que nació el primer PC de IBM. Para ese mismo año, la LOTUS DEVELOPMENT CORPORATION, lanzó la hoja de cálculo LOTUS 123 para el IBM. En 1983 la IBM lanzó su modelo XT, una versión mejorada con un disco duro de 10 MG y una versión más sólida del sistema operativa MS DOS. Microsoft anunció la primera versión WINDOWS, e igualmente el procesador de palabra WORD, que se llamaba inicialmente MULTI TOOL WORD. También APPLE COMPUTER lanzó LISA, un computador con una interfaz gráfica basada en íconos y ventanas. LISA tenía un procesador Motorola 68000, 1 MG de RAM, un monitor blanco y negro de 12 pulgadas y un disco duro de 5 MB. Fue un fracaso en el mercado por su precio y su lentitud. COMPAQ COMPUTER CORPORATION, lanzó el primer CLONE que usaba el mismo software que el IBM PC, el equipo se diseñó de forma que fuera ciento por ciento compatible con el IBM PC. Tuvo una buena acogida en ventas. El 22 de enero de 1984, APPLE presentó el MACINTOSH (o Mac) que revolucionó la computación por su facilidad de uso. En vez de tener que aprender complicados comandos (comandos en el sistema MS DOS del IBM PC) el usuario se comunicaba con el Mac por medio de un programa gráfico basado en íconos y ventanas y controlado por un ratón (los computadores anteriores de Apple usaban sistemas operativos basados en caracteres similares a MS DOS). El MAC fue el único computador rival del IBM PC que FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 20 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q tuvo éxito. El Macintosh, incompatible con el IBM PC, dividió en dos reinos el mundo de los PC. El Macintosh usaba un procesados Motorola 68000 de 8 MHz y tenía 128 KB de RAM, un monitor monocromático incorporado y una unidad de disquete de 3.5 pulgadas con 4000 KB de capacidad, no tenía disco duro. El disquete de 3.5 pulgadas comenzó a tener acogida, ayudado por la decisión de Apple de incluirlo en su nuevo Macintosh. SONY lanzó ese disquete en 1981 y la primera compañía grande que lo adoptó fue HEWLETT PACKARD, en 1982. El respaldo de estas empresas fue clave para que se impusiera sobre otros formatos rivales, como los disquetes de 3,25 3,9 y 3 pulgadas. En ese mismo año, SATELLITE SOFTWARE INTERNATIONAL, la que fuera conocida como WORD PERFECT CORPORATION, lanzó WORD PERFEC para el IBM PC. Hasta finales de la década de los 80 fue el procesador de palabra más utilizado. La HEWLETT PACKARD lanzó la primera impresora láser de escritorio, la LASER JET, que llegó a ser el producto más exitoso de esa empresa en toda su historia; también lanzó una impresora de inyección de tinta la THINKJET. Finalmente para ese mismo año, WILLIAM GIBSON público su novela NEUROMANCE, en donde se utiliza por primera vez el término de CYBERESPACIO. En Julio de 1985, COMMODORE presentó el Amiga 1000, primer computador multimedia. Este PC, usaba el procesador Motorola 68000. Manejaba gráficas, sonido y video, pero no era compatible con el IBM PC. Usaba un sistema operativo multitarea basado en ventanas; este equipo se convirtió en herramienta para profesionales de la televisión y los efectos especiales. STEVE JOBS se retiró de la APPLE por sus diferencias con el presidente de la empresa, JOHN SCULLEY y otros miembros de la junta directiva. El 20 de Noviembre, de ese mismo año, MICROSOFT colocó en el mercado la primera versión de WINDOWS, este programa no era un sistema operativo, como lo fue a partir de WINDOWS 95, sino un ambiente gráfico que se montaba sobre el sistema operativo MS DOS y que permitía manejar los FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 21 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q computadores compatibles con EL IBM PC, por medio de una interfaz gráfica basada en íconos y ventanas, ligeramente parecida a la del MAC, pero lejos de tener su calidad. Durante varios años, WINDOWS tuvo una pobre acogida en el mercado. Salió el primer producto de interés general en CD ROM : la enciclopedia GROLER, lanzado por PHILIPS Y SONY, descendiente del CD de música ; con capacidad de 550 MB, la enciclopedia ocupaba sólo el doce por ciento del espacio disponible. Este mismo año INTEL sacó al mercado el procesador 386, sucesor del 286. En 1987, IBM ya no controlaba la industria creada por su estándar de PC. INTEL, MICROSOFT y docenas de fabricantes de clones eran los que determinaban su rumbo. Por ello, lanzó el PS/2, un PC con un bus de expansión exclusivo de IBM, llamado Arquitectura de Microcanal (un bus es una vía por la cual se viajan los datos en el interior del PC) Era un bus mucho más veloz y moderno, el problema era su incompatibilidad con las tarjetas de expansión del momento, tarjetas que controlan dispositivos o agregan capacidades a un computador. IBM también anunció que ese año se lanzaría el sistema operativo OS/2 (desarrollado por IBM y MICROSOFT), cuya intención era remplazar a MS DOS. El 2 de Noviembre de 1988, ROBERT MORRIS, un estadounidense de 22 años, produjo por accidente una catástrofe en Internet, una red de computadores que en esa época era poco conocida. Morris escribió y colocó en Internet un programa gusano, que tenía la capacidad de autoduplicarse, el problema fue que, por un error, lo hizo mucho más rápido de lo que MORRIS esperaba. El 22 de Enero de 1990, MICROSOFT lanzó WINDOWS 3.0 la versión de ese programa que finalmente cautivó al público, después de cinco años de pobre acogida. Se lanzó en 1991, la WORLD WIDE WEB (www) el servicio que dos años después comenzaría a disparar la popularidad de la red mundial de computadores Internet (a pesar de haberse creado en 1969, Internet era casi FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 22 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q desconocida fuera de los ambientes académicos y de investigación) WORLD WIDE WEB fue creada por TIM BERNERS-LEE, quien trabajaba en Suiza en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN). WWW facilitó la consulta de información en INTERNET, gracias a que las páginas WEB tenían enlaces o vínculos que conducían a otras páginas WEB. Sin embargo, al comienzo la web no era gráfica, sino se basaba en sólo texto. El 5 de Octubre de ese mismo año, el programador finlandés LINUS TORVALDS anunció por internet que había creado LINUX, un sistema operativo tipo UNIX para PC basados en procesados Intel 386, pues UNIX generalmente no trabajaban en PC, sino en computadores más poderosos basados en otros tipos de procesadores. LINUX todavía estaba en desarrollo, pero ya funcionaba y TORVALDS lo ofreció gratis a cualquiera que deseara bajarlo. También invitó a los programadores interesados en sistemas operativos a usarlo y enviarle correcciones y mejoras para incluirlas en las siguientes versiones. LINUX tuvo gran acogida, tres años después ya tenía 100.000 usuarios y cientos de programadores voluntarios colaboran en su desarrollo. En 1993, MARC ANDERSSEN, un Ingeniero de Sistemas de 22 años y otras personas del CENTRO NACIONAL DE APLICACIONES DE SUPERCOMPUTADORES, crearon MOSAIC, un programa gráfico para navegar por INTERNET. MOSAIC era muy fácil de manejar y sus creadores permitieron bajarlo gratis de Internet. El 22 de Marzo de ese mismo año, Intel presentó el Pentium, el sucesor del procesador 486, ofreciendo una velocidad de reloj de 60 y 66 MHz.. Se lanzaron al mercado las primeras unidades de CD R, CD regrabable, que permitían grabar información una vez, en discos compactos para computador, únicamente se podían leer datos, pero no escribirlos. MARC ANDERSSEN, creador de MOSAIC, en 1994, fundó la empresa NETSCAPE COMMUNICATIONS, junto JAMES CLARK, cofundador del fabricante de estaciones SILICON GRAPHICS. La compañía creo de cero un nuevo navegador y lo lanzó ese año con el nombre de NETSCAPE NAVIGATOR. Pronto se constituyó en el navegador más usado del mundo. En FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 23 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q ese mismo año, empezó en Colombia a ofrecerse el servicio de conexión a Internet para personas naturales. Como novedad en el año, Apple permitió la fabricación del sistema 7, para clonar Macintosh y comenzaron a utilizar procesadores POWER PC. En 1995, MICROSOFT lanzó el sistema operativo WINDOWS 95, y la suite MICROSOFT OFFICE, con las aplicaciones WORD, EXCEL, POWERPOINT y ACCES. Igualmente lanzó la versión 2.0 del navegador MICROSOF INTERNET EXPLORER, rival de Netscape. Se contabilizan en 1996, 50 MILLONES de usuarios de INTERNET y en Colombia aumentaron los proveedores de acceso a Internet. Se lanzó Internet EXPLORER 3.0. En 1997, Microsoft lanzó la versión 4.0 de Internet Explorer; salieron al mercado las primeras unidades de (CD RW) CD reescribible, en donde permiten escribir y borrar información en discos de 650 MB ; también se lanzaron DVD ROM, siendo este un nuevo tipo de disco que ofrece una capacidad de almacenamiento muy superior a la de un CD común. Un DVD puede guardar entre 4700 y 17.000 MB de información. En 1998, llegan a CIEN MILLONES de navegantes en la web. Se lanzó WINDOWS 98, el sucesor del sistema operativo Windows 95. Se lanzaron las primeras unidades DVD RAM, que permiten escribir en discos DVD. Es necesario resaltar que se hizo en 1999, todo un proceso de gestión y actualización por los posibles problemas que encontrarían algunos computadores que no asimilaban el cambio al año dos mil; se temía que produjeran fallas al no reconocer en forma correcta fechas posteriores al año 2000. La causa del Y2K (sigla de year 2000 ; la k es de kilo, que significa mil) está en que los computadores y programas vienen representando los años con dos dígitos (99) en lugar de cuatro (1999) desde hacia varias décadas. Se estableció que cuando llegara el dos mil, algunos computadores concluían que el año 00 correspondería a 1900, en muchos PC, por su parte, la llegada del 2000 hizó que su reloj interno se regrese al año de 1980. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 24 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Afirman los tratadistas ZAGARRA y CÓRDOBA que en relación con el manejo informático del año 2000 como un año bisiesto, muchos de los productos computacionales y de tecnología de información no han sido diseñados para manejar correctamente fechas de un año bisiesto. Que se presentarán fallas en el 29 de febrero del año 2000 pues algunos sistemas no reconoce el 2000 como año bisiesto, o si lo reconocen o aceptan en febrero, fallan el 31 de diciembre del 2000, pues no reconocen un año de 366 días. Agregan que también existen otras fechas que presentarán problemas, según ellos, algunos analistas anticiparon que el nueve (9) de septiembre de 1999, se presentarían fallas o interrupciones en el funcionamiento de determinados productos pues algunos programadores de software solían utilizar los cuatro dígitos 9999, como la última línea del código desarrollado y la indicación de terminación del programa. Es decir, la fecha 9/9/99, será interpretada por algunos productos como una fecha sin sentido y, por lo tanto, generaría fallas y errores en el funcionamiento de dichos productos, pero que sin embargo, se les revaluó la teoría, porque en realidad la fecha se escribe como 09/09/99. El comercio electrónico toma auge en Internet, se liquidaron 18.000 millones de dólares. Se lanzó también el Procesador III, una versión mejorada del Pentium II, ofrece un mejor rendimiento al trabajar con gráficas en tercera dimensión (3D). Igualmente la competencia de la Intel, AMD, lanzó el procesado Athlon, con velocidades de 500, 550 y 600 MHz, siendo el procesador más poderoso para PC. En el 2000, se lanzó el 17 de febrero WINDOWS 2000 y MICROSOFT OFFICE 2000; se ofrece Internet gratis. Aumenta el uso de software ilegal. Se incrementa el uso de LINUX. Sea este el prolegómeno para entrar a hablar de un suceso trascendental, el nacimiento del computador personal (PC), que como atrás lo anotamos, el primero fue en 1946, pero realmente el nacimiento comercial fue en el año de 1975. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 25 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 2.7 Generaciones de computadoras 2.7.1 Primera Generación En esta generación había un gran desconocimiento de las capacidades de las computadoras, puesto que se realizó un estudio en esta época que determinó que con veinte computadoras se saturaría el mercado de los Estados Unidos en el campo de procesamiento de datos. Esta generación abarco la década de los cincuenta. Y se conoce como la primera generación. Estas máquinas tenían las siguientes características: · Estas máquinas estaban construidas por medio de tubos de vacío. · Eran programadas en lenguaje de máquina. En esta generación las máquinas son grandes y costosas (de un costo aproximado de ciento de miles de dólares). En 1951 aparece la UNIVAC (Universal Computer), fue la primera computadora comercial, que disponía de mil palabras de memoria central y podían leer cintas magnéticas, se utilizó para procesar el censo de 1950 en los Estados Unidos. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 26 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q En las dos primeras generaciones, las unidades de entrada utilizaban tarjetas perforadas, retomadas por Herman Hollerith (1860 - 1929), quien además fundó una compañía que con el paso del tiempo se conocería como IBM (International Bussines Machines). Después se desarrolló por IBM la IBM 701 de la cual se entregaron 18 unidades entre 1953 y 1957. Posteriormente, la compañía Remington Rand fabricó el modelo 1103, que competía con la 701 en el campo científico, por lo que la IBM desarrollo la 702, la cual presentó problemas en memoria, debido a esto no duró en el mercado. La computadora más exitosa de la primera generación fue la IBM 650, de la cual se produjeron varios cientos. Esta computadora que usaba un esquema de memoria secundaria llamado tambor magnético, que es el antecesor de los discos actuales. Otros modelos de computadora que se pueden situar en los inicios de la segunda generación son: la UNIVAC 80 y 90, las IBM 704 y 709, Burroughs 220 y UNIVAC 1105. 2.7.2 Segunda Generación Cerca de la década de 1960, las computadoras seguían evolucionando, se reducía su tamaño y crecía su capacidad de procesamiento. También en esta época se empezó a definir la forma de comunicarse con las computadoras, que recibía el nombre de programación de sistemas. Las características de la segunda generación son las siguientes: Están construidas con circuitos de transistores. Se programan en nuevos lenguajes llamados lenguajes de alto nivel. En esta generación las computadoras se reducen de tamaño y son de menor costo. Aparecen muchas compañías y las computadoras eran bastante FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 27 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q avanzadas para su época como la serie 5000 de Burroughs y la ATLAS de la Universidad de Manchester. Algunas de estas computadoras se programaban con cintas perforadas y otras más por medio de cableado en un tablero. Los programas eran hechos a la medida por un equipo de expertos: analistas, diseñadores, programadores y operadores que se manejaban como una orquesta para resolver los problemas y cálculos solicitados por la administración. El usuario final de la información no tenía contacto directo con las computadoras. Esta situación en un principio se produjo en las primeras computadoras personales, pues se requería saberlas “programar” (alimentarle instrucciones) para obtener resultados; por lo tanto su uso estaba limitado a aquellos audaces pioneros que gustaran de pasar un buen número de horas escribiendo instrucciones, “corriendo” el programa resultante y verificando y corrigiendo los errores o bugs que aparecieran. Además, para no perder el “programa” resultante había que “guardarlo” (almacenarlo) en una grabadora de astte, pues en esa época no había discos flexibles y mucho menos discos duros para las PC; este procedimiento podía tomar de 10 a 45 minutos, según el programa. El panorama se modificó totalmente con la aparición de las computadoras personales con mejoras circuitos, más memoria, unidades de disco flexible y sobre todo con la aparición de programas de aplicación general en donde el usuario compra el programa y se pone a trabajar. Aparecen los programas procesadores de palabras como el célebre Word Star, la impresionante hoja de cálculo (spreadsheet) Visicalc y otros más que de la noche a la mañana cambian la imagen de la PC. El sortware empieza a tratar de alcanzar el paso del hardware. Pero aquí aparece un nuevo elemento: el usuario. Con respecto al software se inicia una verdadera carrera para encontrar la manera en que el usuario pase menos tiempo capacitándose y entrenándose y más tiempo produciendo. Se ponen al alcance programas con menús (listas de opciones) que orientan en todo momento al usuario (con el consiguiente aburrimiento de los usuarios expertos); otros programas ofrecen toda una artillería de teclas de control y teclas de funciones (atajos) para efectuar toda FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 28 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q suerte de efectos en el trabajo (con la consiguiente desorientación de los usuarios novatos). Se ofrecen un sin número de cursos prometiendo que en pocas semanas hacen de cualquier persona un experto en los programas comerciales. Pero el problema “constante” es que ninguna solución para el uso de los programas es “constante”. Cada nuevo programa requiere aprender nuevos controles, nuevos trucos, nuevos menús. Se empieza a sentir que la relación usuario-PC no está acorde con los desarrollos del equipo y de la potencia de los programas. Hace falta una relación amistosa entre el usuario y la PC. Las computadoras de esta generación fueron: la Philco 212 (esta compañía se retiró del mercado en 1964) y la UNIVAC M460, la Control Data Corporation modelo 1604, seguida por la serie 3000, la IBM mejoró la 709 y sacó al mercado la 7090, la National Cash Register empezó a producir máquinas para proceso de datos de tipo comercial, introdujo el modelo NCR 315. La Radio Corporation of America introdujo el modelo 501, que manejaba el lenguaje COBOL, para procesos administrativos y comerciales. Después salió al mercado la RCA 601. 2.7.3 Tercera generación Con los progresos de la electrónica y los avances de comunicación con las computadoras en la década de los 1960, surge la tercera generación de las computadoras. con la IBM 360 en Se inaugura abril de 1964 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 29 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Las características de esta generación fueron las siguientes: Su fabricación electrónica esta basada en circuitos integrados. Su manejo es por medio de los lenguajes de control de los sistemas operativos. La IBM produce la serie 360 con los modelos 20, 22, 30, 40, 50, 65, 67, 75, 85, 90, 195 que utilizaban técnicas especiales del procesador, unidades de cinta de nueve canales, paquetes de discos magnéticos y otras características que ahora son estándares (no todos los modelos usaban estas técnicas, sino que estaba dividido por aplicaciones). El sistema operativo de la serie 360, se llamó OS que contaba con varias configuraciones, incluía un conjunto de técnicas de manejo de memoria y del procesador que pronto se convirtieron en estándares. En 1964 CDC introdujo la serie 6000 con la computadora 6600 que se consideró durante algunos años como la más rápida. En la década de 1970, la IBM produce la serie 370 (modelos 115, 125, 135, 145, 158, 168). UNIVAC compite son los modelos 1108 y 1110, máquinas en gran escala; mientras que CDC produce su serie 7000 con el modelo 7600. Estas computadoras se caracterizan por ser muy potentes y veloces. A finales de esta década la IBM de su serie 370 produce los modelos 3031, 3033, 4341. Burroughs con su serie 6000 produce los modelos 6500 y 6700 de avanzado diseño, que se reemplazaron por su serie 7000. Honey - Well participa con su computadora DPS con varios modelos. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 30 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q A mediados de la década de 1970, aparecen en el mercado las computadoras de tamaño mediano, o minicomputadoras que no son tan costosas como las grandes (llamadas también como mainframes que significa también, gran sistema), pero disponen de gran capacidad de procesamiento. Algunas minicomputadoras fueron las siguientes: la PDP - 8 y la PDP - 11 de Digital Equipment Corporation, la VAX (Virtual Address eXtended) de la misma compañía, los modelos NOVA y ECLIPSE de Data General, la serie 3000 y 9000 de Hewlett - Packard con varios modelos el 36 y el 34, la Wang y Honey Well -Bull, Siemens de origen alemán, la ICL fabricada en Inglaterra. En la Unión Soviética se utilizó la US (Sistema Unificado, Ryad) que ha pasado por varias generaciones. 2.7.4 Cuarta Generación Aquí aparecen los microprocesadores que es un gran adelanto de la microelectrónica, son circuitos integrados de alta densidad y con una velocidad impresionante. Las microcomputadoras con base en estos circuitos son extremadamente pequeñas y baratas, por lo que su uso se extiende al mercado industrial. Aquí nacen las computadoras personales que han adquirido proporciones enormes y que han influido en la sociedad en general sobre la llamada “revolución informática”. En 1976 Steve Wozniak y Steve Jobs inventan la primera microcomputadora de uso masivo y más tarde forman la compañía conocida como la Apple que fue la segunda compañía más grande del mundo, antecedida tan solo por IBM; y esta por su parte es aún de las cinco compañías más grandes del mundo. En 1981 se vendieron 800 00 computadoras personales, al siguiente subió a 1 400 000. Entre 1984 y 1987 se vendieron alrededor de 60 millones de computadoras personales, por lo que no queda duda que su impacto y penetración han sido enormes. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 31 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Con el surgimiento de las computadoras personales, el software y los sistemas que con ellas de manejan han tenido un considerable avance, porque han hecho más interactiva la comunicación con el usuario. Surgen otras aplicaciones como los procesadores de palabra, las hojas electrónicas de cálculo, paquetes gráficos, etc. También las industrias del Software de las computadoras personales crece con gran rapidez, Gary Kildall y William Gates se dedicaron durante años a la creación de sistemas operativos y métodos para lograr una utilización sencilla de las microcomputadoras (son los creadores de CP/M y de los productos de Microsoft). No todo son microcomputadoras, por su puesto, las minicomputadoras y los grandes sistemas continúan en desarrollo. De hecho las máquinas pequeñas rebasaban por mucho la capacidad de los grandes sistemas de 10 o 15 años antes, que requerían de instalaciones costosas y especiales, pero sería equivocado suponer que las grandes computadoras han desaparecido; por el contrario, su presencia era ya ineludible en prácticamente todas las esferas de control gubernamental, militar y de la gran industria. Las enormes computadoras de las series CDC, CRAY, Hitachi o IBM por ejemplo, eran capaces de atender a varios cientos de millones de operaciones por segundo. 2.7.5 Quinta Generación En vista de la acelerada marcha de la microelectrónica, la sociedad industrial se ha dado a la tarea de poner también a esa altura el desarrollo del software y los sistemas con que se manejan las computadoras. Surge la competencia internacional por el dominio del mercado de la computación, en la que se perfilan dos líderes que, sin embargo, no han podido alcanzar el nivel que se desea: la capacidad de comunicarse con la computadora en un lenguaje más cotidiano y no a través de códigos o lenguajes de control especializados. Japón lanzó en 1983 el llamado “programa de la quinta generación de computadoras”, con los objetivos explícitos de producir máquinas con innovaciones reales en los criterios mencionados. Y en los Estados Unidos ya FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 32 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q está en actividad un programa en desarrollo que persigue objetivos semejantes, que pueden resumirse de la siguiente manera: Procesamiento en paralelo mediante arquitecturas y diseños especiales y circuitos de gran velocidad. Manejo de lenguaje natural y sistemas de inteligencia artificial. El futuro previsible de la computación es muy interesante, y se puede esperar que esta ciencia siga siendo objeto de atención prioritaria de gobiernos y de la sociedad en conjunto. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 33 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 2.8 Clasificación de las computadoras: Supercomputadoras Macrocomputadoras Minicomputadoras Microcomputadoras o PC´s 2.8.1 Supercomputadoras: Una supercomputadora es el tipo de computadora más potente y más rápido que existe en un momento dado. Estas máquinas están diseñadas para procesar enormes cantidades de información en poco tiempo y son dedicadas a una tarea específica. Así mismo son las más caras, sus precios alcanzan los 30 MILLONES de dólares y más; y cuentan con un control de temperatura especial, esto para disipar el calor que algunos componentes alcanzan a tener. Unos ejemplos de tareas a las que son expuestas las supercomputadoras son los siguientes: 1. Búsqueda y estudio de la energía y armas nucleares. 2. Búsqueda de yacimientos petrolíferos con grandes bases de datos sísmicos. 3. El estudio y predicción de tornados. 4. El estudio y predicción del clima de cualquier parte del mundo. 5. La elaboración de maquetas y proyectos de la creación de aviones, simuladores de vuelo. Etc. Debido a su precio, son muy pocas las supercomputadoras que se construyen en un año. Macrocomputadoras o Mainframes. 2.8.2 Macrocomputadoras: Las macrocomputadoras son también conocidas como Mainframes. Los mainframes son grandes, rápidos y caros sistemas que son capaces de FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 34 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q controlar cientos de usuarios simultáneamente, así como cientos de dispositivos de entrada y salida. Los mainframes tienen un costo que va desde 350,000 dólares hasta varios millones de dólares. De alguna forma los mainframes son más poderosos que las supercomputadoras porque soportan más programas simultáneamente. Pero las supercomputadoras pueden ejecutar un sólo programa más rápido que un mainframe. En el pasado, los Mainframes ocupaban cuartos completos o hasta pisos enteros de algún edificio, hoy en día, un Mainframe es parecido a una hilera de archiveros en algún cuarto con piso falso, esto para ocultar los cientos de cables d e los periféricos, y su temperatura tiene que estar controlada. 2.8.3 Minicomputadoras: En 1960 surgió la minicomputadora, una versión más pequeña de la Macrocomputadora. Al ser orientada a tareas específicas, no necesitaba de todos los periféricos que necesita un Mainframe, y ésto ayudo a reducir el precio y costos de mantenimiento. Las Minicomputadoras, en tamaño y poder de procesamiento, se encuentran entre los mainframes y las estaciones de trabajo. En general, una minicomputadora, es un sistema multiproceso (varios procesos en paralelo) capaz de soportar de 10 hasta 200 usuarios simultáneamente. Actualmente se usan para almacenar grandes bases de datos, automatización industrial y aplicaciones multiusuario. 2.8.4 Microcomputadoras: Las microcomputadoras o Computadoras Personales (PC´s) tuvieron su origen con la creación de los microprocesadores. Un microprocesador es "una computadora en un chic", o sea un circuito integrado independiente. Las PC´s son computadoras para uso personal y relativamente son baratas y actualmente se encuentran en las oficinas, escuelas y hogares. El término PC se deriva de que para el año de 1981, IBM®, sacó a la FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 35 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q venta su modelo "IBM PC", la cual se convirtió en un tipo de computadora ideal para uso "personal", de ahí que el término "PC" se estandarizó y los clones que sacaron posteriormente otras empresas fueron llamados "PC y compatibles", usando procesadores del mismo tipo que las IBM, pero a un costo menor y pudiendo ejecutar el mismo tipo de programas. Existen otros tipos de microcomputadoras, como la Macintosh®, que no son compatibles con la IBM, pero que en muchos de los casos se les llaman también "PC´s", por ser de uso personal. En la actualidad existen variados tipos en el diseño de PC´s: Computadoras personales, con el gabinete tipo minitorre, separado del monitor. Computadoras personales portátiles "Laptop" o "Notebook". Computadoras personales más comunes, con el gabinete horizontal, separado del monitor. Computadoras personales que están en una sola unidad compacta el monitor y el CPU. Las computadoras "laptops" son aquellas computadoras que están diseñadas para poder ser transportadas de un lugar a otro. Se alimentan por medio de baterías recargables , pesan entre 2 y 5 kilos y la mayoría trae integrado una pantalla de LCD (Liquid Crys tal Display). Estaciones de trabajo o Workstations Las estaciones de trabajo se encuentran entre las Minicomputadoras y las macrocomputadoras (por el procesamiento). Las estaciones de trabajo son un tipo de computadoras que se utilizan para aplicaciones que requieran de poder de procesamiento moderado y relativamente capacidades de gráficos de alta calidad. Son usadas para: Aplicaciones de ingeniería CAD (Diseño asistido por computadora) CAM (manufactura asistida por computadora) Publicidad Creación de Software en redes, la palabra "workstation" o "estación de trabajo" se utiliza para referirse a cualquier computadora que está conectada a una red de área local. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 36 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q EVALUACION UNIDAD II 1. SELECCIONE LA RESPUESTA CORRECTA DE: Transformar (3754)8 a ( )10 a) 1018 b) 2327 c) 2028 d) 2026 e) Ninguna de las anteriores Transformar (534647)10 a ( )2 a) 10100010100000110111 b) 10000010100001110111 c) 01111000010101110111 d) 10000010001100011111 e) Ninguna de las anteriores Transformar (1011110110)2 a ( )16 a) 2F6 b) 2156 c) 2F5 d) 2155 e) Ninguna de las anteriores Sumar (1011110110)2 + (1011110111)2 a) 111011100001 b) 111011000001 c) 110011000001 d) 110011100001 e) Ninguna de las anteriores (1111110110)2 + (1011111110)2 + Restar (0010,010)2 + (1011,111)2 a) -(0100,001) b) (1001,101) c) -(1001,101) d) -(1100,001) e) Ninguna de las anteriores Multiplicar (0101,101)2 + (11,110)2 a) -(10101,000110) b) (10101,000110) c) (11001,1001) d) -(1100,001) e) Ninguna de las anteriores Dividir (10000)2 + (100)2 a) -(110) b) (1010) FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 37 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q c) (110) d) -(1100,001) e) Ninguna de las anteriores SOLUCIONARIO EVALUACION UNIDAD II 1. SELECCIONE LA RESPUESTA CORRECTA DE: Transformar (3754)8 a ( )10 f) 1018 g) 2327 h) 2028 i) 2026 j) Ninguna de las anteriores Transformar (534647)10 a ( )2 f) 10100010100000110111 g) 10000010100001110111 h) 01111000010101110111 i) 10000010001100011111 j) Ninguna de las anteriores Transformar (1011110110)2 a ( )16 f) 2F6 g) 2156 h) 2F5 i) 2155 j) Ninguna de las anteriores Sumar (1011110110)2 + (1011110111)2 f) 111011100001 g) 111011000001 h) 110011000001 i) 110011100001 j) Ninguna de las anteriores (1111110110)2 + (1011111110)2 + Restar (0010,010)2 + (1011,111)2 f) -(0100,001) g) (1001,101) h) -(1001,101) i) -(1100,001) j) Ninguna de las anteriores Multiplicar (0101,101)2 + (11,110)2 f) -(10101,000110) g) (10101,000110) h) (11001,1001) i) -(1100,001) j) Ninguna de las anteriores FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 38 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Dividir (10000)2 + (100)2 f) -(110) g) (1010) h) (110) i) -(1100,001) Ninguna de las anteriores UNIDAD III SISTEMAS DE NUMERACION Cualquier sistema consta fundamentalmente de una serie de elementos que lo conforman, una serie de reglas que permite establecer operaciones y relaciones entre tales elementos. Por ello, puede decirse que un sistema de numeración es el conjunto de elementos (símbolos o números), operaciones y relaciones que por intermedio de reglas propias permite establecer el papel de tales relaciones y operaciones. 3.1 LOS SISTEMAS BÁSICOS, OPERACIONES Y RELACIONES FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 39 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 3.2 Sistema Decimal Es el más utilizado, cuenta con diez elementos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9. Las operaciones que en el se pueden dar son las aritméticas (suma, resta, multiplicación, división, potenciación, etc.) y lógicas (Unión - disyunción, Intersección conjunción, negación, Diferencia, Complemento, etc.). Las relaciones entre los números del sistema decimal son mayor que, menor que, igual y a nivel lógico son pertenencia y contenencia. Un número del sistema decimal tiene la siguiente representación: FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 40 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q (N)10 = an*10n + an-1*10n-1 + an-2*10n-2 +... + a0*100 + a-1*10-1 +... + a-p*10-p Ecuación 1. Siendo: N el número decimal, ai el número relativo que ocupa la posición i-esima n número de dígitos de la parte entera (menos uno) p número de dígitos de la parte fraccionaria. Así pues el número 234,21 en base diez que se escribe (234,21)10 se representa: (234,21)10 = 2*102 + 3*101 + 4*100 + 2*10-1 + 1*10-2 con n = 2; p = 2 a2 = 2; a1 = 3; a0 = 4; a-1 = 2 y a-2 = 1 Otro ejemplo, puede ser: Representar el número (3456,872)10 (3456,872)10 = 3*103 + 4*102 + 5*101 + 6*100 + 8*10-1 + 7*10-2 + 2*10-3 con n= 3; p = 3; a3 = 3; a2 = 4; a1= 5; a-1 = 8; a-2 = 7 y a-3 = 2 Las operaciones tanto aritméticas como lógicas son las que normalmente se han trabajado durante toda la vida escolar. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 41 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas FUNDAMENTOS DE COMPUTACION U.T.E.Q 42 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas FUNDAMENTOS DE COMPUTACION U.T.E.Q 43 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 3.3 Sistema Binario FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 44 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q El sistema de numeración Binario es el conjunto de elementos formado por el 0 y el 1, con operaciones aritméticas (suma, resta, multiplicación) y lógicas (OR, AND y NOT) y además sus propias relaciones que por intermedio de reglas propias permite establecer el papel de tales relaciones y operaciones entre sus dos elementos. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 45 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas FUNDAMENTOS DE COMPUTACION U.T.E.Q 46 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas FUNDAMENTOS DE COMPUTACION U.T.E.Q 47 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 3.4 Operaciones Aritméticas 3.4.1 Suma. Se realiza exactamente igual que en el sistema de numeración decimal teniendo en cuenta que si se excede la base se lleva en la siguiente cifra una unidad de orden superior. Veamos algunos ejemplos: Ejemplos: 1. Sumar (100101)2 con (110010)2 101011 2. Resolver: (100111)2 + (110010)2 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 48 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 1011001 3. Resolver: (1001,101)2 + (0110,010)2 1111,111 4. Resolver: (1011,111)2 + (0010,010)2 1110,001 5. Resolver: (1011,111)2 + (1011,111)2 + (0010,010)2 11010,000 6. Resolver: (1011,111)2 + (1011,111)2 + (10010,000)2 + (0010,010)2 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 49 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas FUNDAMENTOS DE COMPUTACION U.T.E.Q 50 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 3.4.2 Resta. Se realiza exactamente igual que en el sistema de numeración decimal teniendo en cuenta que si se excede la base se lleva en la siguiente cifra una unidad de orden superior. Veamos algunos ejemplos: Ejemplos 1. Resolver. (111101)2 - (110010)2 2. Resolver: (1011,111)2 - (0010,010)2 3. Resolver: (1001,101)2 - (0110,010)2 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 51 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 4. Resolver: (110111)2 - (110010)2 Para desarrollar apropiadamente la operación de resta se hace uso de la operación de complemento a uno o de complemento a dos. En el primer caso se denomina complemento a la base menos uno y en el segundo complemento a la base. Complemento a uno: Sencillamente se hace el complemento dígito a dígito. Ejemplos: 1. (110111)2 el complemento a uno será 001000 2. (110010)2 el complemento a uno será 001101 3. (000101)2 el complemento a uno será 111010 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 52 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Complemento a dos: Se hace el complemento a uno y se le suma un uno al dígito menos significativo. Este complemento solo se emplea en los números negativos. Para los números positivos el complemento a dos es el mismo número. Ejemplos 1. (110111)2 el complemento a uno será 001000, ahora 001000 + 1 = 001001 Luego el complemento a dos es 001001 2. (110010)2 el complemento a uno será 001101 ahora 001101 + 1 = 001110 Luego el complemento a dos es 001110 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 53 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 3. (000101)2 el complemento a uno será 111010, ahora 111010 + 1 = 111011 Luego el complemento a dos es 111011 Ahora sí se pueden realizar restas. Para resolver adecuadamente una operación de resta se debe tomar el sustraendo sacar complemento a dos y tal número resultante se suma con el minuendo. Es decir, se aplica la tesis: La resta es una suma pero con un número negativo. La forma de expresar un número negativo es sacándole el complemento a dos al número. Ahora bien, si el número da con un acarreo este se desecha y el número se asume positivo. De lo contrario, es decir, sí da sin acarreo el número es negativo: Lo que se obtiene hasta aquí es la representación del número en FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 54 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q complemento a dos, se debe por tanto sacar el complemento a dos y ese será el resultado pero negativo. Ejemplos 1. (111101)2 - (110010)2 Complemento a uno de 110010 es 001101 Complemento a dos de 110010 es 001101 + 1, es decir, 001110 La suma del minuendo con el complemento a dos del sustraendo será: Acarreo Como hay acarreo este se suprime y se asume que el resultado es positivo y es (1011)2 2. (1011,111)2 - (0010,010)2 Complemento a uno de 0010,010 es 1101,101 Complemento a dos de 0010,010 es 1101,101 + 0,001, es decir, 1101,110 La suma del minuendo con el complemento a dos del sustraendo será: Acarreo Como hay acarreo este se suprime y se asume que el resultado es positivo y es (1001,101)2 3. (110010)2 - (111101)2 Complemento a uno de 111101 es 000010 Complemento a dos de 111101 es 000010 + 1, es decir, 000011 La suma del minuendo con el complemento a dos del sustraendo será: (110010)2 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 55 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q + (000011)2 ---------------(110101) 2 Como no hay acarreo el número es negativo y debe sacarse el complemento a dos, pues está expresado como complemento a dos, para saber que número es 001010 +1 el resultado es: -(001011) 2 4. (0010,010)2 - (1011,111)2 Complemento a uno de 1011,111 es 0100,000 Complemento a dos de 1011,111 es 0100,000 + 0,001, es decir, 0100,001 La suma del minuendo con el complemento a dos del sustraendo será: Acarreo Como no hay acarreo el número es negativo y debe buscarse su complemento a dos. 1001,100 + 0,001 = 1001,101 El resultado es –(1001,101)2 3.4.3 Multiplicación. La operación de multiplicación es idéntica a la del sistema decimal teniendo en cuenta las sumas en binario. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 56 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Ejemplos: 1. Multiplicar: (11)2 * (10)2 (11)2 * (10)2 = (110)2 2. Multiplicar (1001)*(100) 2 1 0 0 1 x 1 0 0 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 57 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q (1 0 0 1 0 0)2 (1001)*(100) 2 = (100100)2 3. Multiplicar (11001,1)2*(1,001) 2 1 1 0 0 1 .x 1 ,1 ,0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 ,1 0 1 1 (11001,1)2*(1,001) 2 = (11100,1011)2 4. Multiplicar: (110,0001)*(1001,10) 2 1 1 0 ,0 0 0 1 1 0 0 1 ,1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 ,1 0 0 1 1 0 (110,0001)*(1001,10) 2 = (111001, 100110)2 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 58 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 5. Multiplicar (110101)*(100100,1) 2 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 ,1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 ,1 (110101)*(100100,1)2 = (11110001110,1)2 6. Multiplicar: (10101)*(110,1) 2 1 0 1 0 1 1 1 0 ,1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 ,1 (10101)*(110,1) 2 = (10001000,1)2 7. Multiplicar (0101,101)*(11,110) 2 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 59 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 1 0 1 ,1 0 1 1 1 ,1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 ,0 0 0 1 1 0 (0101,101)*(11,110) 2 = (10101, 000110)2 3.4.4 División. Igual cosa que la multiplicación en este caso las restas deben hacerse como ya se dijo antes, teniendo en cuenta el complemento a dos para el minuendo, ya que es un número negativo. El procedimiento general es: Se toma el mismo número de cifras en el dividendo que las que tiene el divisor, si no cabe ninguna vez se toma una más. Se hace la resta o se establece cuanto falta, se baja la siguiente cifra y se sigue el procedimiento. Para restar se aplica el complemento a la base Los decimales se manejan como en la base diez. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 60 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas FUNDAMENTOS DE COMPUTACION U.T.E.Q 61 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Ejemplos: 1. Resolver: (10000)/(100) 2 1 0 0 0 1 1 Complemento a 1 1 1 0 0 Complemento a 2 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 Como Hay acarreo el número es 0 y se baja la siguiente cifra hasta terminar, como son ceros el cociente lleva cero cada vez. (10000)/(100) 2 = (100)2 2. Resolver: (10010) / (11) 2 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 62 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 Complemento a 1 1 1 0 1 1 1 0 1 Complemento a 2 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 (10010) / (11) 2 = (110)2 3. Resolver: (10101)/(10) 2 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 ,1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 63 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 1 0 0 1 Complemento a 1 1 1 0 Complemento a 2 (10101)/(10) 2 = (1010,1)2 4. Resolver: (1001)/(100) 2 1 0 0 0 1 1 Complemento a 1 1 1 0 0 Complemento a 2 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 ,0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 (1001)/(100) 2 = (10,01)2 3.5 Sistema Octal FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 64 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q El sistema numérico octal o de base ocho es el sistema de numeración que utiliza ocho dígitos o símbolos (0-7), correspondiendo el mayor al número 7, es decir, uno menor que el valor de la base (8). Cuando se cuenta en este sistema, la secuencia es desde 0 hasta 7. Las operaciones aritméticas son las mismas de cualquier sistema numérico. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 65 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Ejemplo: 345,67201, 321, 1024. El número 1840 no es octal porque incluye un digito (8) que es ilegal o invalido en este sistema de numeración. Los números octales se denotan mediante el subíndice 8 o la letra o. Ejemplo: (7)8, (45)8, (101)o, (523)o, (6170)8, etc. Todos son números octales. 3.5.1 Operaciones Aritméticas Las operaciones aritméticas de este sistema se resuelven en idéntica forma a los sistemas vistos, sin rebasar la base, es decir, cada vez que se conformen grupos de ocho se salta al siguiente nivel significativo. A continuación se presentan ejemplos de cada caso. 3.5.1.1 Sumas Antes de empezar a desarrollar los ejemplos correspondientes se presenta en la figura una tabla de suma octal básica para hacer las primeras sumas. 0 1 2 3 4 5 6 7 0 0 1 2 3 4 5 6 7 1 1 2 3 4 5 6 7 10 2 2 3 4 5 6 7 10 11 3 3 4 5 6 7 10 11 12 4 4 5 6 7 10 11 12 13 5 5 6 7 10 11 12 13 14 6 6 7 10 11 12 13 14 15 7 7 10 11 12 13 14 15 16 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 66 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Tabla de suma para octales FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 67 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Ejemplos: 1. Resolver: (25731)8 + (32147)8 25731 + 32147 60100 (25731)8+(32147)8 = (60100)8 2. Resolver (4327)8 + (6714) 8 4327 +6714 13243 (4327)8 + (6714) 8 = (13243)8 3. Resolver: (243,4)8+(444,32) 8 243,40 +444,3 2 707,72 (243,4)8+(444,32) 8 = (707,72)8 4. Resolver: (444,32)8+(543,44) 8 444,32 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 68 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q +543,4 4 1207,76 (444,32)8+(543,44) 8 = (1207,76)8 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 69 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 5. Resolver: (32147)8 + (243,4) 8 32147,0 + 243,4 32412,4 (32147)8 + (243,4) 8 = (32412,4)8 6. Resolver: (243,4)8+(543,44) 8 243,40 +543,44 1007,04 (243,4)8 +(543,44) 8 = (1007,04)8 3.5.1.2 Resta La técnica es la misma explicada en la resta binaria o base dos. Se consigue el complemento a la base, en este caso el complemento a ocho. Para hacerlo primero se consigue el complemento a la base menos uno, es decir, el complemento a siete. Este consiste en buscar digito a digito el complemento a siete (lo que le hace falta al número para llegar a siete. Al complemento a la base se le suma uno en su última unidad y se obtiene el complemento a ocho. La resta se realiza sacando el complemento a ocho del sustrayendo y sumando tal resultado al minuendo, los criterios para asumir el signo del número son los mismos que en la resta binaria. Si hay acarreo el número es positivo y se desecha tal acarreo; de lo contrario es negativo. Si se quiere saber el valor de tal número negativo se debe obtener el complemento a la base del número y ese será el resultado con signo negativo. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 70 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Ejemplos: 1. Resolver: (32147)8-(25731) 8 Sustraendo 2573 32147 1 Complemento a siete Complemento a ocho 5204 + 6 52047 1 104216 5204 4216 7 Como hay acarreo se suprime y el resultado es: (32147)8-(25731) 8 = (4216)8 2. Resolver: (4327)8 - (6714) 8 Complemento a 7 Complemento a 8 671 4327 541 4 1064 3 106 5413 Complemento a 7 236 3 4 1 1 106 Complemento a 8 4 236 5 No hay acarreo, luego el número es un complemento a la base de un número negativo, para hallar su valor se saca el complemento a la base (4327)8 - (6714) 8 = -(2365)8 3. Resolver: (444,32)8 - (243,4) 8 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 71 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Sustraendo 444,32 243, 4 Complemento a 7 534,40 534, 3 1 Existe acarreo Complemento a 8 534, 1200,72 200,72 4 Como hay acarreo se suprime y el resultado es: (444,32)8 - (243,4) 8 = (200,72)8 4. Resolver: (479,75)8 - (543,3) 8 El 9 no es un dígito octal 5. Resolver: (543,44)8-(444,32) 8 Sustraendo 444,32 543,44 Complemento a 7 333,45 333,46 1 Existe acarreo Complemento a 8 333,46 1077,12 77,12 Como hay acarreo se suprime y el resultado es: (543,44)8-(444,32) 8 = (77,12)8 6. Resolver: (243,3)8 - (444,32) 8 Sustraendo 444,3 243,30 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 576,76 Resultado en comp. 72 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 2 Complemento a7 333,4 a8 333,46 201,01 Complemento a 7 5 1 Complemento A8 1 576,76 201,02 Resultado negativo 333,4 6 No hay acarreo, luego el número es un complemento a la base de un número negativo, para hallar su valor se saca el complemento a la base (243,3)8 - (444,32) 8 = -(201,02)8 3.5.1.3 Multiplicación Una tabla de multiplicación para principiantes en el sistema octal es la mostrada en la figura 0 1 2 3 4 5 6 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 2 3 4 5 6 7 2 0 2 4 6 10 12 14 16 3 0 3 6 11 14 17 22 25 4 0 4 10 14 20 24 30 34 5 0 5 12 17 24 31 36 43 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 73 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 6 0 6 14 22 30 36 44 52 7 0 7 16 25 34 43 52 61 Tabla de multiplicación octal Ejemplos: 1. Resolver: (213)8*(423) 8 2 1 3 x 4 2 3 1 6 4 1 1 4 2 6 1 0 5 4 1 1 2 5 2 18 (213)8*(423) 8 = (112521)8 2. Resolver (340,2)8*(21,21) 8 3 4 0 ,2 2 1 ,2 1 3 4 0 7 0 0 4 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 2 74 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 3 4 0 2 7 0 0 4 7 4 3 7 ,6 4 2 (340,2)8*(21,21)8 =(7437, 642)8 3. Resolver: (712,32)8*(30,5)8 7 1 2 ,3 2 3 0 ,5 4 3 6 4 0 2 5 3 7 1 6 0 2 2 6 0 3 0 ,2 0 2 (712,32)8*(30,5)8 = (26030,202)8 4. Resolver: (210,41)8*(140,33)8 2 1 0 ,4 1 1 4 0 ,3 3 6 3 1 4 3 6 3 1 4 3 1 0 4 2 0 4 0 2 1 0 4 1 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 75 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 3 1 5 5 3, 0 5 7 38 (210,41)8*(140,33)8 = (31553,0573)8 5. Resolver: (331,311)8*(440,401)8 3 3 1 ,3 1 1 4 4 0 ,4 0 1 3 3 1 3 1 1 1 5 4 5 4 4 4 0 1 5 4 5 4 4 4 0 1 5 4 5 4 4 4 1 7 3 7 7 ,2 0 1 7 1 18 (331,311)8*(440,401)8 = (17377, 201711)8 6. Resolver: (1010,31)8*(30,51)8 1 0 1 0 ,3 1 3 0 ,5 1 1 0 1 0 3 1 5 0 5 1 7 5 3 0 3 1 1 3 0 3 1 0 2 6 ,6 0 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 0 18 76 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q (1010,31)8*(30,51)8 = (31026, 6001)8 3.5.1.4 División Se procede exactamente igual a al base dos. Se toma el mismo número de cifras en el dividendo que las que tiene el divisor, si no cabe ninguna vez se toma una más. Se establece cuanto falta para alcanzar el número y se baja la siguiente cifra, se repite la interacción, tanto como se requiera. Para restar se aplica el complemento a la base Los decimales se manejan como en la base diez. Ejemplos: 1. Resolver (4030)8/(7)8 4030 7 (7)8x(4)8 = 34 43 Sustraendo (34)8 4400 450 (7)8x(5)8 = 43 34 Complemento a 7 (43)8 1043 1 1 0 350 44 35 Resultado en c a 8 1000 (4030)8/(7)8 = (450)8 Cada vez que se debe restar, tal operación se realiza sacando el complemento a la base del sustraendo. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 77 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 2. Resolver (40,3)8/(7)8 0403 70 (70)8x(4)8 = 340 430 Sustraendo (340)8 0440 4, 5 (70)8x(5)8 = 437 347 Complemento a 7 (430)8 10430 1 00350 1 440 350 Resultado en c a 8 01000 Se agregan tantos ceros al divisor como lugares haya después de la coma en el dividendo, corriendo los lugares necesarios. (40,3)8/(7)8 = (4,5)8 3. Resolver (403)8/(0,7)8 4030 7 (7)8x(4)8 = 34 43 Sustraendo (34)8 044 4 5 0 (7)8x(5)8 = 43 34 Complemento a 7 (43)8 1043 0035 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 1 1 44 35 Resultado en c a 8 78 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 1000 Se agregan tantos ceros al dividendo como lugares haya después de la coma en el divisor, corriendo los lugares necesarios. (403)8/(0,7)8 = (450)8 4. Resolver (4,03)8/(0,7)8 0403 70 (70)8x(4)8 = 340 430 Sustraendo (340)8 0440 4, 5 (70)8x(5)8 = 437 347 Complemento a 7 (430)8 10430 0 350 1 1 440 350 Resultado en c a 8 01 0 0 0 Se corre la coma tanto en dividendo como en divisor los lugares necesarios, si sobran corrimientos se ponen ceros en el correspondiente, en este caso uno en el divisor. (4,03)8/(0,7)8 = (4,5)8 5. Resolver: (23464)8/(44)8 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 79 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas 023464 44 U.T.E.Q (44)8x(4)8 = 220 110 330 044 = 557 667 447 733 (220)8 0 +5 6 0 4 2 6, 6 1 6 (44)8x(2)8 (110)8 10146 (44)8x(6)8 = 1 1 1 1 560 670 450 734 (330)8 0+670 010364 0+450 0010100 00+734 00010340 0000+450 00001010 (23464)8/(44)8 = (426,616) 8 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 80 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 3.6 SISTEMA HEXADECIMAL Definición. El sistema de numeración hexadecimal es el conjunto de elementos formado por los números del 0 al 9 y las letras A, B, C, D, E y F, siendo este último el de mayor valor(representando el 15 decimal) y el de menor valor el 0, el conteo se hace en la secuencia de 0 a F. En el se desarrollan las operaciones aritméticas suma, resta, multiplicación y lógicas (Unión, intersección y complemento; y además, sus propias relaciones (pertenencia, contenencia, orden) que por intermedio de reglas propias permite establecer el papel de tales relaciones y operaciones entre sus dieciséis elementos. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 81 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Ejemplo: 123, A23F, 223FF y F4. Los números de este tipo se destacan mediante el subíndice 16 o una H. Ejemplo: (4)16, (FAC)16, (1C2D)H, (6458)H, etc. Son todos números decimales. 3.6.1 Operaciones Aritméticas Las operaciones aritméticas son las mismas de cualquier otro sistema. A continuación se relacionan ejemplos de sumas, restas, productos y divisiones en tal base. 3.6.1.1 Suma La tabla de la figura contribuye a desarrollar tal operación. + 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10 2 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10 11 3 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10 11 12 4 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10 11 12 13 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 82 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 5 5 6 7 8 9 A B C D E F 10 11 12 13 14 6 6 7 8 9 A B C D E F 10 11 12 13 14 15 7 7 8 9 A B C D E F 10 11 12 13 14 15 16 8 8 9 A B C D E F 10 11 12 13 14 15 16 17 9 9 A B C D E F 10 11 12 13 14 15 16 17 18 A A B C D E F 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 B C D E F 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1A C C D E F 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1A 1B D D E F 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1A 1B 1C E E F 10 11 12 13 14 15 16 17 18 F F 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1A 1B 1C 1D 1E B 19 1A 1B 1C 1D Tabla de suma en el sistema numérico hexadecimal Ejemplos: 1. Resolver: (7AB,CD)16+(AA,33)16 7AB,CD AA,33 8 6 6,00 (7AB,CD)16+(AA,33)16 =(866)16 2. Resolver: (4479F,A)16+(A139,1) 16 4479F,A FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 83 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q A139,1 4E8D8,B (4479F,A)16+(A139,1) 16 = (4E8D8,B)16 3. Resolver: (ABCDE)16+(1234A) 16 ABCDE 1 2 3 4A B E 0 28 (ABCDE)16+(1234A) 16 = (BE028)16 4. Resolver: (A60F,C3D)16+(B41A,B79)16 A60F,C3D B41A,B79 15A2A,7B6 (A60F,C3D)16+(B41A,B79)16 = (15A2A, 7B6)16 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 84 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 5. Resolver: (44D9,3)+(F1DA,5)16 4 4D9,3 F1DA,5 136B 3,8 (44D9,3)+(F1DA,5)16 = (136B3,8)16 6. Resolver: (EAA3,312)16+(EFA,299)16 EAA3,312 EFA,299 F99D,5AB (EAA3,312)16+(EFA,299)16 = (F99D, 5AB)16 3.6.1.2 Resta Se realiza con el mismo criterio de los sistemas anteriores. La resta es una suma de los complementos a la base del minuendo y el sustraendo. Donde este último es un número negativo. Para obtener el complemento a la base o complemento a 16, se obtiene primero el complemento a 15 y se suma al último dígito un 1. Cuando hay acarreo el número es positivo, cuando no, el número es negativo y se le debe encontrara su valor estableciendo el complemento a dos. Ejemplos: 1. Resolver (ABCDE)16-(1234 A)16 Sustraendo FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 1234 A ABCDE 85 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Complemento a 15 EDCB6 EDCB 5 Complemento a 16 1 1 99994 EDCB 99994 6 Como hay acarreo se desecha y el resultado es positivo (ABCDE)16-(1234 A)16 = (99994)16 2. Resolver: (ACC,16)16-(CEE,15)16 Sustraendo Complemento CEE,15 ACC,16 a 31 1,EA 3 1 1,EB 1 DDE,01 DDE,01 Resultado en C a 16 2 21,FE Complemento a 15 15 Complemento a 31 1,EB 1 221,FF Resultado negativo 16 Como no hay acarreo se obtiene el número negativo sacando el complemento a la base(a 16) (ACC,16)16-(CEE,15)16 = -(221, FF)16 3. Resolver: (125,AB)-(AC9,DE) 16 Sustraendo Complemento AC9,DE 125,AB 65B,CD Resultado en C a 16 a 5 36,2 1 536,22 9A4,32 Complemento a 15 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 86 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 15 1 Complemento 1 65B,CD a 536, 2 2 9A4,33 Resultado negativo 16 Como no hay acarreo se obtiene el número negativo sacando el complemento a la base(a 16) (125,AB)-(AC9,DE) 16 = (9A4, 33)16 4. Resolver: (EAA3,312)16 - (841A,B79) 16 Sustraendo 841A,B7 EAA3,312 9 Complemento a 15 7BE5,48 7BE5,487 6 1 16688,79 9 Complemento a 16 7BE5,48 6688,799 7 Hay acarreo se desecha y el resultado es positivo (EAA3,312)16 - (841A,B79) 16 = (6688, 799)16 5. Resolver: (F1DA,5)16 - (4479,3)16 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 87 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Sustraendo Complemento a 15 4 479,3 F1DA,5 BB86, BB86,D C Complemento a 16 1 1AD61,2 BB86, AD61,2 D Hay acarreo se desecha y el resultado es positivo (F1DA,5)16 - (4479,3)16 = (AD61,2)16 6. Resolver: (3FA,299)16 - (A60F,C3D) 16 Sustraendo A60F,C3D 3FA,2 99 Complemento a 15 59F0,3C2 59F0,3C3 1 5DEA,65C Complemento a 16 59F0,3C3 5DEA,65C Resultado en C a 16 A215 ,9A3 Complemento a 15 1 A215,9A4 Resultado negativo No hay acarreo se obtiene el número negativo sacando el complemento a la base(a 16) (3FA,299)16 - (A60F,C3D)16 = (A215, 9A4)16 3.6.1.3 Multiplicación Una tabal de multiplicación en base hexadecimal es la que se presenta a continuación en la figura. Con ella se puede apoyar el lector para realizar los ejemplos planteados. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 88 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 2 0 2 4 6 8 A C E 1 12 14 16 18 1A 1C 1E 0 3 0 3 6 9 C F 12 15 1 1B 1E 21 24 27 2A 2D 8 4 0 4 8 C 10 14 18 1C 2 24 28 2C 30 34 38 3C 0 5 0 5 A F 14 19 1E 23 2 2D 32 37 3C 41 46 4B 8 6 0 6 C 12 18 1E 24 2A 3 36 3C 42 48 4E 54 5A 0 7 0 7 E 15 1C 23 2A 31 3 3F 46 4D 54 5B 62 69 8 8 0 8 10 18 20 28 30 38 4 48 50 58 60 68 70 78 0 9 0 9 12 1B 24 2D 36 3F 4 51 5A 63 6C 75 7E 87 8 A 0 A 14 1E 28 32 3C 46 5 5A 64 6E 78 82 8C 96 0 B 0 B 16 21 2C 37 42 4D 5 63 6E 79 84 8F 9A A5 8 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 89 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q C 0 C 18 24 30 3C 48 54 6 6C 78 84 90 9C A8 B4 0 D 0 D 1A 27 34 41 4E 5B 6 75 82 8F 9C A9 B6 C3 8 E 0 E 1C 2A 38 46 54 62 7 7E 8C 9A A8 B6 C4 D2 0 F 0 F 1E 2D 3C 4B 5A 69 7 87 96 A5 B4 C3 D2 E1 8 Tabla de multiplicación hexadecimal FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 90 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Ejemplos: 1. Resolver: (B60A)16*(CEF) 16 B 6 0 A C E F A A A 9 6 9 F 4 8 C 8 8 8 7 8 9 3 2 6 B 5 6 (B60A)16*(CEF)16 = (9326B56)16 2. Resolver: (321)16*(10F) 16 3 2 1 1 0 F 2 E E F 3 2 1 0 3 4 F E F (321)16*(10F)16 = (34EEF)16 3. Resolver: (27,E) 16*(E,81) 16 2 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 7 ,E 91 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 1 3 E ,8 1 2 7 E F 0 2 2 E 4 2 4 2 ,5 7 E (27,E)16*(E,81)16 = (242, 57E)16 4. Resolver: (52,6)16*(1A)16 5 2 ,6 1 A 3 3 7 C 5 2 6 8 5 D ,C (52,6)16*(1A)16 = (85D, C)16 5. Resolver: (4D) 16*(42) 16 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 4 D 4 2 9 A 92 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 1 3 4 1 3 D A (4D)16*(42)16 = (13DA)16 6. Resolver: (7E8) 16*(2D) 16 7 E 8 2 D 6 6 C 8 F D 0 1 6 3 C 8 (7E8)16*(2D)16 = (163C8)16 3.6.1.4 División Ejemplos: 1. Resolver: (27FCA)16 / (3E)16 Una solución normal es: Dividendo 2 7 F C A 3 E 2 6 C 1 3 A 5 1 C FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 93 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas 1 3 U.T.E.Q 6 6 A 3 E 2 C Divisor Cociente Residuo Haciendo uso de la resta con complemento se obtiene el mismo resultado 027FCA 3E (3E)16x(A)16 = 26C 13 6 3E 2AA Sustraendo (26C)16 0 D9 4 A51, B (3E)16x(5)16 = D93 EC9 C1 D55 Complemento a 15 (136)16 1 01 3 C (3E)16x(B)16= 1 1 1 1 (2AA)16 0 ECA D94 ECA C2 D56 Resultado en c a 16 1 00 6 A 000 C2 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 94 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 00 12C0 000 00 D 56 1 0 16 Se puede continuar con más decimales. (27FCA)16 / (3E)16 = (A51, B)16 2. Resolver: (27FC, A)16 / (3E)16 027FCA 3E0 (3E0)16x(A)16 = 26C0 13 60 3E0 2AA0 Sustraendo D93F EC9F C1F D55F Complemento a 15 1 1 (26C0)16 D9 4 0 A5,1 B (3E0)16x(5)16 = (1360)16 1 01 3 C A (3E0)16x(B)16= 1 1 (2AA0)16 ECA0 FD940 ECA0 C20 D560 Resultado en c a 16 10 06A0 C20 12C00 D560 10160 (27FC,A)16 / (3E)16 = (A5, 1B)16 3. Resolver: (27FCA)16 / (3,E)16 2 7 F C A 0 3E (3E)16x(A)16 = FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 26C 13 6 3E 2A Sustraendo 95 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q (26C)16 A51B, D 9 4 1 (3E)16x(5)16 = (136)16 5 (3E)16x(B)16= 0 1 3 C (2AA)16 E C A A D93 EC9 C1 D55 Compl a 15 1 1 1 1 FD94 ECA C2 D56 Res com 16 1 0 0 6 A C 2 1 2 C 0 D 5 6 1 0 1 6 0 E C A 1 0 2 A (27FCA)16 / (3,E)16 = (A51B, 5)16 3.7 Notación científica normalizada En el sistema decimal, cualquier número real puede expresarse mediante la denominada notación científica normalizada. Para expresar un número en notación científica normalizada multiplicamos o dividimos por 10 tantas veces como sea necesario para que todos los dígitos aparezcan a la derecha del punto decimal y de modo que el primer dígito después del punto no sea cero. Por ejemplo: En general, un número real x distinto de cero, se representa en notación científica normalizada en la forma: (1) FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 96 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas en donde r es un número tal que U.T.E.Q y n es un entero (positivo, negativo o cero). Exactamente del mismo modo podemos utilizar la notación científica en el sistema binario. En este caso, tenemos que: (2) donde m es un entero. El número q se denomina mantisa y el entero m exponente. En un ordenador binario tanto q como m estarán representados como números en base 2. Puesto que la mantisa q está normalizada, en la representación binaria empleada se cumplirá que: (3) 3.8 Representación en Punto Fijo y en Punto Flotante En los computadores los números se representan en punto fijo y en punto flotante. 1 Punto fijo Se usa para los números enteros con signo o fracciones con signo. En este caso las cantidades se representan en forma binaria en complemento a 1 ó a 2 y se pueden utilizar longitudes de 8, 16 y 32 bits. En 8 bits el rango va desde 128 hasta 127. El número de combinaciones diferentes de un número binario de n bits es: No. total de combinaciones: 2n. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 97 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q En los números con signo e complemento a 2, el rango de valores para números de n bits: (2n-1) a +(2n-1-1). a. Enteros con signo Los enteros de punto fijo usan un punto binario a la derecha del LSB. Ejemplo El número de punto fijo de 8 bits 01110101 en complemento a 2, por tener un 0 en el bit de signo representa: El número entero positivo 1110101 ó la fracción positiva 0.1110101 b. Fracciones de punto fijo Las fracciones de punto fijo usan el punto binario entre el bit de signo y el MSB. Ejemplo El número de punto fijo de 8 bits 11001111 en complemento a 2, por tener un 1 en el bit de signo representa: El número entero negativo -0110001 ó la fracción negativa -0. 0110001. 2 Punto flotante El punto flotante se utiliza para representar números no enteros, números muy grandes o números muy pequeños. Un número en punto flotante se expresa como m x re donde, m es la mantisa y es un número de punto fijo e es el exponente o característica y es un entero de punto fijo r es la base. En los computadores personales se usa base 2. La mantisa representa la magnitud del número. El exponente es la parte que representa el número de lugares a desplazar el punto decimal o binario. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 98 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Sí tenemos un número de punto fijo de la forma ± (an-1 .... a0 . a-1 ….a-m)r en forma de punto flotante será de la forma ± ( . an-1 ....a-m)r x rn , la base generalmente se omite. Con frecuencia la mantisa m se escribe con magnitud y signo de la siguiente forma, y en forma de fracción M = (sm . an-1 … a-m) donde, sm indica el signo (1 para una cantidad negativa y 0 para una cantidad positiva) y . an-1 … a-m representa la magnitud. Un número de punto flotante está normalizado si el exponente se ajusta de modo que la mantisa tenga un valor distinto de cero en la posición más significativa. Ejemplo El número +1010.0111 en representación normalizada en punto flotante da como resultado (0.10100111) x 24 El estándar ANSI/IEEE 754-1985 define tres formatos para los números de punto flotante: Precisión sencilla: Utiliza 32 bits. Doble precisión: Utiliza 64 bits Precisión ampliada: Utiliza 80 bits. Ejemplo Un formato a 32 bits es el siguiente, FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 99 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q El exponente desplazado se obtiene adicionando 127 al exponente real y convirtiéndolo al binario correspondiente Representación de los números en punto flotante En un ordenador típico los números en punto flotante se representan de la manera descrita en el apartado anterior, pero con ciertas restricciones sobre el número de dígitos de q y m impuestas por la longitud de palabra disponible (es decir, el número de bits que se van a emplear para almacenar un número). Para ilustrar este punto, consideraremos un ordenador hipotético que denominaremos MARC-32 y que dispone de una longitud de palabra de 32 bits (muy similar a la de muchos ordenadores actuales). Para representar un número en punto flotante en el MARC-32, los bits se acomodan del siguiente modo: Signo del número real x: 1 bit Signo del exponente m: 1 bit Exponente (entero |m|): 7 bits Mantisa (número real |q|): 23 bits En la mayoría de los cálculos en punto flotante las mantisas se normalizan, es decir, se toman de forma que el bit más significativo (el primer bit) sea siempre '1'. Por lo tanto, la mantisa q cumple siempre la ecuación (3). Dado que la mantisa siempre se representa normalizada, el primer bit en q es siempre 1, por lo que no es necesario almacenarlo proporcionando un bit significativo adicional. Esta forma de almacenar un número en punto flotante se conoce con el nombre de técnica del 'bit fantasma'. Se dice que un número real expresado como aparece en la ecuación (2) y que satisface la ecuación (3) tiene la forma de punto flotante normalizado. Si además puede representarse exactamente con |m| ocupando 7 bits y |q| ocupando 24 bits, entonces es un número de máquina en el MARC-32 3 La restricción de que |m| no requiera más de 7 bits significa que: FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 100 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas Ya que U.T.E.Q , la MARC-32 puede manejar números tan pequeños como 10-38 y tan grandes como 1038. Este no es un intervalo de valores suficientemente generoso, por lo que en muchos casos debemos recurrir a programas escritos en aritmética de doble precisión e incluso de precisión extendida. Como q debe representarse empleando no más de 24 bits significa que nuestros números de máquina tienen una precisión limitada cercana a las siete cifras decimales, ya que el bit menos significativo de la mantisa representa unidades de . Por tanto, los números expresados mediante más de siete dígitos decimales serán objeto de aproximación cuando se almacenen en el ordenador. Por ejemplo: 0.5 representado en punto flotante en el MARC-32 (longitud de palabra de 32 bits) se almacena en la memoria del siguiente modo: Ejemplo 5: Suponga un ordenador cuya notación de punto fijo consiste en palabras de longitud 32 bits repartidas del siguiente modo: 1 bit para el signo, 15 bits para la parte entera y 16 bits para la parte fraccionaria. Represente los números 26.32, y 12542.29301 en base 2 empleando esta notación de punto fijo y notación de punto flotante MARC-32 con 32 bits. Calcule el error de almacenamiento cometido en cada caso. Solución: El número 26.32 en binario se escribe del siguiente modo: Empleando las representaciones comentadas, obtenemos: FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 101 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Si expresamos el error como la diferencia entre el valor y el número realmente almacenado en el ordenador, obtenemos: En cuanto a los otros dos números, obtenemos: Antes de entrar con detalle en la aritmética de los números en punto flotante, es interesante notar una propiedad de estos números de especial importancia en los cálculos numéricos y que hace referencia a su densidad en la línea real. Supongamos que p, el número de bits de la mantisa, sea 24. En el intervalo (exponente f = 0) es posible representar 224 números igualmente espaciados y separados por una distancia 1/224. De modo análogo, en cualquier intervalo hay 224 números equiespaciados, pero su densidad en este caso es 2f/224. Por ejemplo, entre 220 = 1048576 y 221 = 2097152 hay 224 = 16777216 números, pero el espaciado entre dos números sucesivos es de sólo . De este hecho se deriva inmediatamente una regla práctica: cuando es necesario comparar dos números en punto flotante relativamente grandes, es siempre preferible comparar la diferencia relativa a la FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 102 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q magnitud de los números. En la figura se representa gráficamente la separación entre dos números consecutivos en función del exponente f en el rango f = [20,30]. 3.9 Códigos (informática) Término genérico para nombrar las instrucciones del programa, utilizadas en dos sentidos generales. El primero se refiere al código fuente, legible a simple vista, que son las instrucciones escritas por el programador en un lenguaje de programación. El segundo se refiere al código máquina ejecutable, que son las instrucciones convertidas de código fuente a instrucciones que el ordenador o computadora puede comprender Códigos Numéricos 1. Binario Natural 2. BCD Ponderado Natural (Código decimal codificado en binario) Aiken (Código decimal codificado en binario) 5421 No Ponderado FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 103 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Exceso 3 Continuos Gray Johnson 3. Detectores de errores Biquinario 2 entre 5 Con bit de paridad 4. Corrector de errores Hamming Códigos alfanuméricos 1. Código ASCII 2. Código estándar ISO-8859-1 3.9.1 El Código Binario Decimal Codificado (BCD o BDC) El BCD (el binario decimal codificado) es una forma directa asignada a un equivalente binario. Es posible asignar cargas a los bits binarios de acuerdo a sus posiciones. Las cargas en el código BCD son 8, 4, 2, 1. Ejemplo: Para representar el digito decimal 6 en código BCD sería:. 0110 Ya que 0 x 8 + 1 x 4 + 1 x 2 ÷ 0+1 = 6. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 104 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Es posible asignar cargas negativas a un código decimal, tal como se muestra en el código 8, 4, -2, -1. En esta caso la combinación de bits 0110 se interpreta como el digito decimal 2, l obtenerse de 0 x 8 + 1 x 4 + 1 x (-2) + 0 x (-1)=2. Un código decimal que se ha usado en algunos computadores viejos en el código de exceso a 3. Este último es un código sin carga, cuya asignación se obtiene del correspondiente valor en BCD una vez se haya sumado 3. Los números se representan en computadores digitales en binario o decimal a través de un código binario. Cuando se estén especificando los datos, el usuario gusta dar los datos en forma decimal. Las maneras decimales recibidas se almacenan internamente en el computador por medio del código decimal. Cada digito decimal requiere por lo menos cuatro elementos de almacenamiento binario. Los números decimales se convierten a binarios cuando las operaciones aritméticas se hacen internamente con números representados en binario. Es posible también realizar operaciones aritméticas directamente en decimal con todos los números ya dejados en forma codificada. Por ejemplo, el número decimal 395, cuando se convierte a binario es igual a 112221211 y consiste en nueve dígitos binarios. El mismo número representado alternamente en BCD, ocupa cuatro bits para cada digito decimal para un total de 12 bits: 001110010101. 395 112221211 001110010101. En el código BCD: los cuatro primeros bits representan el 3. Los siguientes cuatro representan el 9 y los últimos cuatro el 5. Es muy importante comprender la diferencia entre conversión de un número decimal binario y la codificación binaria de un número decimal. En cada caso el resultado final es una seria de bits. Los bits obtenidos de la conversión son dígitos binarios. Los bits obtenidos de la codificación son combinaciones de unos ceros arregladas de acuerdo a las reglas del código usado. Por tanto es extremadamente importante tener en cuenta que una serie de unos y ceros en un sistema digital puede algunas veces representar un número binario y otras veces representar alguna otras cantidad discreta de información como se especifica en un código binario dado. El código BCD por ejemplo, ha sido FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 105 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q escogido de tal manera que es un código y una conversión binaria directa siempre y cuando los números decimales sean algún entero entre 0 y 9. Para números mayores que 9, la conversión y la codificación son completamente diferentes. Este concepto es tan importante que vale la pena repetirlo usando otro ejemplo: la conversión binaria del decimal 13 es 1101; la codificación decimal 13 con BCD es 00010011. Mas sobre BCD 13 1101 00010011 El código BCD es uno de los más utilizados. Los otros códigos de cuatro bits tienen una característica en común que no se encuentra en BCD. El exceso a 3, el 2, 4, 2, 1 y el 8, 4, -2, -1, son códigos autocomplementarios, esto es que el complemento a 9 del número decimal se obtiene fácilmente cambiando los más por ceros y los ceros por más. Esta propiedad es muy útil cuando se hacen las operaciones aritméticas internamente con números decimales (en código binario) y la sustracción se hace por medio del complemento de 9. El código biguinario mostrado a continuación es un ejemplo de un código de siete dígitos con propiedades de detección de error. Cada dígito decimal consiste de 5 ceros y 2 unos colocados en las correspondientes columnas de carga. La propiedad de detección de error de este código puede comprenderse si uno se da cuenta de que los sistemas digitales representan el binario 1 mediante una señal específica uno y el binario cero por otra segunda señal específica. Durante la transmisión de señales de un lugar a otro puede presentarse un error. Uno o más bits pueden cambiar de valor. Un circuito en el lado de recepción puede detectar la presencia de más (o menos) de dos unos y en el caso de que la combinación permitida, se detectará un error. Digito Decimal BCD 8421 Exceso a 3 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 84-2-1 2421 (Biguinario) 5043210 106 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 0 0 11 0 0 0100001 1 1 100 111 1 0100010 2 10 101 110 10 0100100 3 11 110 101 11 0101000 4 100 111 100 100 0110000 5 101 1000 1011 1011 1000001 6 110 1001 1010 1100 1000010 7 111 1010 1001 1101 1000100 8 1000 1011 1000 1110 1001000 9 1001 1100 1111 1111 1010000 BCD son las iniciales de unas palabras inglesas que traducidas vendrían a significar Código Decimal codificado en Binario. Es decir cada cifra decimal se codifica según una serie de bits binarios ¿Cuantos?, como existen diez cifras del 0 al 9 necesitamos 4 bits por cifra. (Con 3 nos quedaríamos cortos ya que como máximo podríamos codificar 8 cifras). Ahora resulta que con 4 bits podríamos codificar hasta 16 cifras, luego vemos que hay 6 combinaciones (de 1010 a 1111) que nunca se utilizan en el código BCD; de ahí que este código sea menos compacto que el binario puro. La conversión de decimal a BCD es muy fácil, Imaginen que deseas convertir el número 15793 dado en decimal a BCD. Tomamos cada cifra decimal por separado y le asignamos la combinación que le corresponde: 1 -> 0001 = 0x8 + 0x4 + 0x2 + 1x1 5 -> 0101 = 0x8 + 1x4 + 0x2 + 1x1 7 -> 0111 = 0x8 + 1x4 + 1x2 + 1x1 9 -> 1001 = 1x8 + 0x4 + 0x2 + 1x1 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 107 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas 3 U.T.E.Q -> 0011 = 0x8 + 0x4 + 1x2 + 1x1 Se colocan estas combinaciones unas detrás de otras y ya tenemos el número convertido a BCD 15793 (decimal) -> 00010101011110010011 (BCD). La conversión de BCD a decimal es igual de simple, vamos a utilizar otro ejemplo. Imaginen que se desea convertir el numero 01000110001 (BCD) a decimal. Tomamos a partir de la derecha grupos de 4 bits y los convertimos a su cifra correspondiente (utilizando código binario): 0001 -> 1 0011 -> 3 010 -> 2 (si faltan bits se completan con ceros) Se toman las cifras decimales así obtenidas en orden inverso, por lo tanto: 01000110001 (BCD) -> 231 (decimal) FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 108 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q En el caso de números decimales se procede igual (solo hay que tener en cuenta que las conversiones deben realizarse para la parte entera de la coma hacia la izquierda y para la parte decimal de la coma hacia la derecha (completando, si es necesario, con '0's a la izquierda para la parte entera ó con '0 's a l a d e r e c h a p a r a l a p arte decimal). 3.9.2 Código EBCDIC Acrónimo de Extended Binary Coded Decimal Interchange Code (Código Ampliado de Caracteres Decimales Codificados en Binario para el Intercambio de la Información). Un esquema de codificación desarrollado por IBM para utilizarlo en sus ordenadores o computadoras como método normalizado de asignación de valores binarios (numéricos) a los caracteres alfabéticos, numéricos, de puntuación y de control de transmisión. EBCDIC es análogo al esquema de codificación ASCII aceptado más o menos en todo el mundo de FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 109 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q los microordenadores o las microcomputadoras. Se diferencia por utilizar 8 bits para la codificación, lo que permite 256 caracteres posibles (en contraste con los 7 bits y 128 caracteres del conjunto ASCII estándar). Aunque EBCDIC no se utiliza mucho en las microcomputadoras, es conocido y aceptado internacionalmente, sobre todo como código de IBM para los mainframes y minicomputadoras de la compañía. Como resumen Este código surge como una ampliación del código BCD. En las transmisiones de datos es necesario utilizar un gran número de caracteres de control para la manipulación de los mensajes y realización de otras funciones. De ahí que el código BCD se extendiera a una representación utilizando 8 bits d a n d o o ri g e n a l c ó d i go EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code). FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 110 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 3.9.3 Código FIELDATA FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 111 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Es un código utilizado en transmisiones de datos de algunos sistemas militares y est á ori ent ad o a l len gu aje má quina. (Tabla del código fieldata de 6 bits) 3.9.4 Código ASCII Acrónimo de American Standard Code for Information Interchange (Código Normalizado Americano para el Intercambio de Información). En computación, un esquema de codificación que asigna valores numéricos a las letras, números, signos de puntuación y algunos otros caracteres. Al normalizar los valores utilizados para dichos caracteres, ASCII permite que los ordenadores o computadoras y programas informáticos intercambien información. ASCII incluye 256 códigos divididos en dos conjuntos, estándar y extendido, de 128 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 112 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q cada uno. Estos conjuntos representan todas las combinaciones posibles de 7 u 8 bits, siendo esta última el número de bits en un byte. El conjunto ASCII básico, o estándar, utiliza 7 bits para cada código, lo que da como resultado 128 códigos de caracteres desde 0 hasta 127 (00H hasta 7FH hexadecimal). El conjunto ASCII extendido utiliza 8 bits para cada código, dando como resultado 128 códigos adicionales, numerados desde el 128 hasta el 255 (80H hasta FFH extendido). En el conjunto de caracteres ASCII básico, los primeros 32 valores están asignados a los códigos de control de comunicaciones y de impresora -caracteres no imprimibles, como retroceso, retorno de carro y tabulaciónempleados para controlar la forma en que la información es transferida desde una computadora a otra o desde una computadora a una impresora. Los 96 códigos restantes se asignan a los signos de puntuación corrientes, a los dígitos del 0 al 9 y a las letras mayúsculas y minúsculas del alfabeto latino. Los códigos de ASCII extendido, del 128 al 255, se asignan a conjuntos de caracteres que varían según los fabricantes de computadoras y programadores de software. Estos códigos no son intercambiables entre los diferentes programas y computadoras como los caracteres ASCII estándar. Por ejemplo, IBM utiliza un grupo de caracteres ASCII extendido que suele denominarse conjunto de caracteres IBM extendido para sus computadoras personales. Apple Computer utiliza un grupo similar, aunque diferente, de caracteres ASCII extendido para su línea de computadoras Macintosh. Por ello, mientras que el conjunto de caracteres ASCII estándar es universal en el hardware y el software de los microordenadores, los caracteres ASCII extendido pueden interpretarse correctamente sólo si un programa, computadora o impresora han sido diseñados para ello. ASCII son las siglas de American Standar Code for Information Interchange. Su uso primordial es facilitar el intercambio de información entre sistemas de FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 113 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q procesamiento de datos y equipos asociados y dentro de sistemas de comunicación de datos. En un principio cada carácter se codificaba mediante 7 dígitos binarios y fue creado para el juego de caracteres ingleses más corrientes, por lo que no contemplaba ni caracteres especiales ni caracteres específicos de otras lenguas. Esto hizo que posteriormente se extendiera a 8 dígitos binarios Tabla del código ASCII 7 bits FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 114 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 3.9.5 Código Gray El Código Gray es un caso particular de código binario. Consiste en una ordenación de 2n números binarios de tal forma que cada número sólo tenga un dígito binario distinto a su predecesor. Esta técnica de codificación se originó cuando los circuitos lógicos digitales se realizaban con válvulas de vacío y dispositivos electromecánicos. Los contadores necesitaban potencias muy elevadas a la entrada y generaban picos de ruido cuando varios bits cambiaban simultáneamente. El uso de código Gray garantizó que en cualquier transición variaría tan sólo un bit. En la actualidad, el código Gray se sigue empleando para el diseño de cualquier circuito electrónico combinacional mediante el uso de un Mapa de Karnaugh, ya que el principio de diseño de buscar transiciones más simples y rápidas entre estados sigue vigente, a pesar de que los problemas de ruido y potencia se hayan reducido. Hay varios algoritmos para generar una secuencia de código Gray (y varios códigos posibles resultantes, en función del orden que se desee seguir), pero el más usado consiste en cambiar el bit menos significativo que genera un nuevo código. Este es un código gray de cuatro bits generado con dicho algoritmo: FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 115 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas D í g i t o decimal U.T.E.Q Código Gray D í g i t o decimal Código Gray 0 0000 8 1100 1 0001 9 1101 2 0011 10 1111 3 0010 11 1110 4 0110 12 1010 5 0111 13 1011 6 0101 14 1001 7 0100 15 1000 El primer uso documentado de un código de estas características fue en una demostración del telégrafo del ingeniero francés Émile Baudot, en 1878. Pero no fueron patentados hasta 1953 por Frank Gray (que dio nombre al sistema de codificación), un investigador de los laboratorios Bell. Binario a Gray Para pasar un número binario al código binario Gray, hay una regla fácil de implementar en un lenguaje de programación: 1. Un número en binario siempre empieza en 1 --Los ceros a la izquierda no cuentan--; Pues en Gray también. Ej: 1000011110000 en binario se escribe 1xxxxXXXXxxxx. 2. Ahora nos fijamos en el segundo dígito. Si es igual al dígito anterior se pone un 0 (no cambia); Si es diferente --como es el caso, pues el dígito anterior era un 1 y el que observamos un 0-se pondrá un 1 (cambia). Ej: El número del ejemplo anterior será: 11xxxXXXXxxxx. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 116 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 3. En los casos sucesivos se repite el paso anterior, observando en el número binario 'natural' el dígito anterior al que se evalúa. Ej: El número del ejemplo anterior, pasado a código Gray será: 1100010001000. Otros ejemplos: 1010 - 1111 111000 - 100100 011001 - 010101 110101010001 - 101111111001 Gray a Binario Hacer el cambio contrario es simplemente invertir lo que hace el anterior, de forma que si se encuentra un cero (siempre que no sea al principio) se debe poner la cifra anterior; En cambio si pone un 1 es porque la cifra ha cambiado así que si había un 0 ahora se pone un 1 y viceversa. 3.9.6 Código Johnson Se denomina código Johnson (Johnson-Mobius) al código binario continuo y cíclico (al igual que el código Gray) cuya capacidad de codificación viene dada por 2n, siendo n el número de bits. Para codificar los dígitos decimales se necesitarán por lo tanto 5 bits: Código Jonson D í g i t o D í g i t o Código Johnson Código Johnson decimal decimal 0 00000 5 11111 1 00001 6 11110 2 00011 7 11100 3 00111 8 11000 4 01111 9 10000 Dada la simplicidad del diseño de contadores que lleven el cómputo en este código, se utiliza en el control de sistemas digitales sencillos de muy alta velocidad. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 117 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q EVALUACION UNIDAD III SELECCIONE LAS CARACTERISTICAS DE LOS DISPOSITIVOS DE BLOQUES La información se almacena en bloques de tamaño fijo ( V ) Se puede leer o escribir en un bloque de forma independiente de los demás, en cualquier momento. ( V ) No se pueden utilizar direcciones. ( V ) No tienen una operación de búsqueda ( V ) Un ejemplo típico de dispositivos de bloque son los discos.( V ) SELECCIONE LAS CARACTERISTICAS DE LOS DISPOSITIVOS DE CARACTERES No se pueden utilizar direcciones. ( V ) La información se almacena en bloques de tamaño fijo. ( Cada bloque tiene su propia dirección. ( V ) V ) Se puede leer o escribir en un bloque de forma independiente de los demás, en cualquier momento. ( V ) No tienen una operación de búsqueda. ( V ) LA VELOCIDAD DE LAS IMPRESORAS SUELE MEDIRSE EN: Páginas por segundo. ( ) Caracteres por segundo. ( V ) Páginas por hora. ( ) Páginas por minuto. ( V ) Caracteres por minuto. ( ) INDIQUE LO SOLICITADO: Qué medio de almacenamiento usa un algoritmo de compresión superior al de MPEG-2. (EVD) Es un medio de almacenamiento de capa simple puede guardar hasta 4,7 gigabytes ( DVD ) FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 118 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Que medio de almacenamiento es un formato de disco óptico de nueva generación de 12 cms de diámetro El hace uso de un láser de color azul de 405 nanómetros (Blue-Ray) Se considera al número de puntos que puede representar el monitor por pantalla, en horizontal x vertical (Resolución) Cuál es la variante de almacenamiento informático surgida a finales del siglo XX consistente en la lectura a través de haces de luz que interpretan las refracciones provocadas sobre su propia emisión ( Dispositivos de Almacenamiento óptico) Este tipo de impresoras esta basada en tecnología desarrollada por Canon. similar a una fotocopiadora, la diferencia es la fuente de luz. (láser) Estos dispositivos convierten la información en señales eléctricas que se almacenan en la memoria central (entrada) Que tipo de teclado es similar al de una calculadora, dispone de los diez dígitos decimales, las operaciones matemáticas más habituales (numérico) Debido a la diferencia de velocidad entre el dispositivo y el microprocesador se requiere de ( buffers) Que tecla permite escribir o insertar caracteres a la vez que borra el siguiente carácter (Insert) Cual es el dispositivo que decodifica la información a través de la digitalización proveniente de una fuente de luz reflejada en el código y luego se envía la información a una computadora como si la información hubiese sido ingresada por teclado (Lector de código de barras) Este tipo de impresoras son muy ruidosas, lentas y han sido gran parte sustituidas en las empresas ( matriciales) Está estrechamente relacionada con el número de colores presentados (Resolución) SELECCIONE LAS CARACTERISTICAS DE LOS DISPOSITIVOS DE BLOQUES La información se almacena en bloques de tamaño fijo ( V ) FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 119 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Se puede leer o escribir en un bloque de forma independiente de los demás, en cualquier momento. ( V ) No se pueden utilizar direcciones. ( V ) No tienen una operación de búsqueda ( V ) Un ejemplo típico de dispositivos de bloque son los discos.( V ) SELECCIONE LAS CARACTERISTICAS DE LOS DISPOSITIVOS DE CARACTERES No se pueden utilizar direcciones. ( V ) La información se almacena en bloques de tamaño fijo. ( Cada bloque tiene su propia dirección. ( V ) V ) Se puede leer o escribir en un bloque de forma independiente de los demás, en cualquier momento. ( V ) No tienen una operación de búsqueda. ( V ) LA VELOCIDAD DE LAS IMPRESORAS SUELE MEDIRSE EN: Páginas por segundo. ( ) Caracteres por segundo. ( V ) Páginas por hora. ( ) Páginas por minuto. ( V ) Caracteres por minuto. ( ) INDIQUE LO SOLICITADO: Qué medio de almacenamiento usa un algoritmo de compresión superior al de MPEG-2. (EVD) Es un medio de almacenamiento de capa simple puede guardar hasta 4,7 gigabytes ( DVD ) Que medio de almacenamiento es un formato de disco óptico de nueva generación de 12 cms de diámetro El hace uso de un láser de color azul de 405 nanómetros (Blue-Ray) Se considera al número de puntos que puede representar el monitor por pantalla, en horizontal x vertical (Resolución) FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 120 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Cuál es la variante de almacenamiento informático surgida a finales del siglo XX consistente en la lectura a través de haces de luz que interpretan las refracciones provocadas sobre su propia emisión ( Dispositivos de Almacenamiento óptico) Este tipo de impresoras esta basada en tecnología desarrollada por Canon. similar a una fotocopiadora, la diferencia es la fuente de luz. (láser) Estos dispositivos convierten la información en señales eléctricas que se almacenan en la memoria central (entrada) Que tipo de teclado es similar al de una calculadora, dispone de los diez dígitos decimales, las operaciones matemáticas más habituales (numérico) Debido a la diferencia de velocidad entre el dispositivo y el microprocesador se requiere de ( buffers) Que tecla permite escribir o insertar caracteres a la vez que borra el siguiente carácter (Insert) Cual es el dispositivo que decodifica la información a través de la digitalización proveniente de una fuente de luz reflejada en el código y luego se envía la información a una computadora como si la información hubiese sido ingresada por teclado (Lector de código de barras) Este tipo de impresoras son muy ruidosas, lentas y han sido gran parte sustituidas en las empresas ( matriciales) Está estrechamente relacionada con el número de colores presentados (Resolución) FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 121 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q SOLUCIONARIO EVALUACION UNIDAD III SELECCIONE LAS CARACTERISTICAS DE LOS DISPOSITIVOS DE BLOQUES La información se almacena en bloques de tamaño fijo ( V ) Se puede leer o escribir en un bloque de forma independiente de los demás, en cualquier momento. ( V ) No se pueden utilizar direcciones. No tienen una operación de búsqueda Un ejemplo típico de dispositivos de bloque son los discos.( V ) SELECCIONE LAS CARACTERISTICAS DE LOS DISPOSITIVOS DE CARACTERES No se pueden utilizar direcciones. ( V ) La información se almacena en bloques de tamaño fijo. Cada bloque tiene su propia dirección. Se puede leer o escribir en un bloque de forma independiente de los demás, en cualquier momento. No tienen una operación de búsqueda. ( V ) LA VELOCIDAD DE LAS IMPRESORAS SUELE MEDIRSE EN: Páginas por segundo. ( ) Caracteres por segundo. ( V ) Páginas por hora. ( ) Páginas por minuto. ( V ) Caracteres por minuto. ( ) INDIQUE LO SOLICITADO: FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 122 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Qué medio de almacenamiento usa un algoritmo de compresión superior al de MPEG-2. (EVD) Es un medio de almacenamiento de capa simple puede guardar hasta 4,7 gigabytes ( DVD ) Que medio de almacenamiento es un formato de disco óptico de nueva generación de 12 cms de diámetro El hace uso de un láser de color azul de 405 nanómetros (Blue-Ray) Se considera al número de puntos que puede representar el monitor por pantalla, en horizontal x vertical (Resolución) Cuál es la variante de almacenamiento informático surgida a finales del siglo XX consistente en la lectura a través de haces de luz que interpretan las refracciones provocadas sobre su propia emisión ( Dispositivos de Almacenamiento óptico) Este tipo de impresoras esta basada en tecnología desarrollada por Canon. similar a una fotocopiadora, la diferencia es la fuente de luz. (láser) Estos dispositivos convierten la información en señales eléctricas que se almacenan en la memoria central (entrada) Que tipo de teclado es similar al de una calculadora, dispone de los diez dígitos decimales, las operaciones matemáticas más habituales (numérico) Debido a la diferencia de velocidad entre el dispositivo y el microprocesador se requiere de ( buffers) Que tecla permite escribir o insertar caracteres a la vez que borra el siguiente carácter (Insert) Cual es el dispositivo que decodifica la información a través de la digitalización proveniente de una fuente de luz reflejada en el código y luego se envía la información a una computadora como si la información hubiese sido ingresada por teclado (Lector de código de barras) Este tipo de impresoras son muy ruidosas, lentas y han sido gran parte sustituidas en las empresas ( matriciales) Está estrechamente relacionada con el número de colores presentados (Resolución) FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 123 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Es el lugar donde se inserta el "cerebro" del ordenador. (ZOCALO) Son los conectores de la memoria principal del ordenador, la RAM. (RANURAS DE MEMORIA) Es el conjunto de chips que se encargan de controlar determinadas funciones del ordenador (CHIPSET) No es sino un programa que se encarga de dar soporte para manejar ciertos dispositivos denominados de entrada-salida (BIOS) Es la primaria tarjeta de circuito de un sistema de computo u otro sistema electrónico complejo (MAINBOARD) Esta memoria forma parte de la tarjeta madre y del procesador (Hay dos tipos) y se utiliza para acceder rápidamente a la información que utiliza el procesador (MEMORIA CACHE) Era el bus original para conectar tarjetas a una PC (ISA) Es el mas reciente bus es el estándar de la industria actual (PCI) Estas partes del computador simplemente transforman una señal continua en una discreta (aunque no lo parezca). Explicamos la palabra "discreta": que sucede a ciertos intervalos de tiempo (TARJETA DE SONIDO) Es la que transmite al monitor la información gráfica que debe presentar en la pantalla (TARJETA DE VIDEO) Conteste Verdadero o Falso según corresponda: Al encender la computadora, el BIOS hace una comprobación del sistema (VERDADERO) Un Banco de Memoria es un grupo de sockets o módulos que forman una unidad lógica (VERDADERO) Un esquema de bancos es un diagrama de filas y columnas que muestra el número de ranuras en el sistema (VERDADERO) La fuente de poder convierte la corriente alterna en uno o varios voltajes de corriente alterna ( FALSO FUNDAMENTOS DE COMPUTACION ) 124 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q En la memoria alta corre el sistema operativo y sus aplicaciones ( FALSO ) La memoria Superior esta encima de 640 Kb, reservada para ROM (Verdadero) Los puertos hacen posible la comunicación entre los periféricos internos y la placa base, facilitando su conexión a través de tomas situadas en el panel trasero del ordenador ( Falso ) INDIIQUE LO SOLICITADO: Al conjunto de rutinas que trabajan estrechamente con el hardware de un ordenador o computadora para soportar la transferencia de información entre los elementos del sistema se lo conoce como BIOS Cuántas muescas tienen los DIMM de 168 contactos Tienen dos muescas para no equivocar su orientación Indique de que memoria estamos haciendo referencia: Se utiliza para almacenar instrucciones especiales (cómo cargar el SO en tiempo de inicialización, cómo controlar un dispositivo hardware) u otro tipo de programación importante. ROM Este tipo de memoria permite ser grabada con datos mediante un hardware PROM permite ser borrada eléctricamente, a diferencia de las EPROM normales que necesitan luz ultravioleta, simplifica la actualización de datos y se puede emplear para actualizaciones de software FLASH Es una pequeña cantidad (de 8 a 512 Kb) de memoria SRAM muy rápida que se sitúa entre el microprocesador y la memoria principal CACHE Depósito de datos intermedio, es decir, una parte reservada de la memoria en la que los datos son mantenidos temporalmente hasta tener una oportunidad de completar su transferencia hacia o desde un dispositivo de almacenamiento u otra ubicación en la memoria BUFFER El "chipset" se encarga de controlar determinadas funciones del ordenador, como la forma en que interacciona el microprocesador FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 125 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q con la memoria o la caché, o el control de los puertos y slots ISA, PCI, AGP, USB... Las fuentes de poder son normalmente evaluadas basándose en su potencia total de salida, medida en Watts Las RANURAS ISA son las más veteranas, Funcionan a unos 8 MHz y ofrecen un máximo de 16 MB/s, miden unos 14 cm y su color suele ser negro. La memoria CMOS es la encargada de mantener la información sobre la configuración de la computadora. Esta memoria está constantemente alimentada por una batería recargable, que se carga mientras tenemos encendida la computadora. El Setup modifica la configuración del hardware En uso común, el término RAM es sinónimo de memoria principal, la memoria disponible para los programas Tiene una gran capacidad de almacenamiento y bajo consumo de potencia. Almacena la información en circuitos integrados que poseen condensadores, los cuales pueden estar cargados o descargados. Como estos pierden su carga con el transcurso del tiempo, se incluyen circuitos necesarios para refrescar los chips de RAM cada pocos milisegundos y así evitar pérdida de información. DRAM Es la memoria DRAM más antigua y menos sofisticada FPM RAM Es la organización lógica de memoria, de hasta 8 megabytes (MB) que puede utilizarse en las máquinas que ejecutan MS-DOS en modo real (emulación de 8086) en las PC de IBM y en los compatibles EXPANDIDA FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 126 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q UNIDAD IV COMPONENTES DEL COMPUTADOR 4.1 UNIDADES DE MEDIDAS DE INFORMACIÓN Como sabemos, el sistema binario (binary) es un sistema de numeración que tiene por base el 2. Utiliza sólo dos guarismos: "0" (cero) y "1" (uno) para representar cualquier información (frente al sistema decimal de uso cotidiano que tiene por base el 10 y combina los dígitos del 0 al 9). Los ordenadores utilizan el sistema binario porque no conocen -no pueden interpretar- más que dos estados: pasa la corriente (“on”, “abierto”, ó “1”) o no pasa la corriente (“off”, “cerrado” ó, “0”). De esta forma un ordenador sí que pueden manejar y almacenar la información. El BIT y el BYTE La unidad más pequeña de información representable en el ordenador se llama bit. Bit significa dígito binario (del ingles "binari digit") y sólo puede tomar dos valores: el 0 y el 1. El conjunto de cuatro bits se denomina cuarteto. En los ordenadores, para transmitir la información se utilizan grupos de 8 bits (octetos). A cada grupo de 8 bits se le llama byte. El byte es, por tanto la agrupación más utilizada en informática (mínima unidad de almacenamiento de información) Cada vez que se pulsa una tecla llega la unidad central una serie de impulsos eléctricos que equivale a una combinación de 8 bits, es decir 1 byte. Así la letra "A" llega a la Unidad Central como la combinación de 8 bits: FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 127 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 01000001 Unidades de medida en informática Unidad 1 bit Abrev. Se habla Representa de bit bits unidad mínima Byte bytes conjunto de 8 bits 1 kiloByte KB kas 1 MegaByte MB megas 1 Gigabyte GB gigas 1 Terabyte TB teras 1 Byte SE / 1024 Bytes SE * 1024 KB (1.048.576 bytes) 1024 MB (1.073.741.824 bytes) 1024 GB (un billón de bytes) 1 Bit a Mb 1/8 = 0,125 bytes 0,125 / 1024 = 0,0001220 Kb 0,0001220 / 1024 = 0,0000001192 Mb 10 Kb a Bits 10 *1024 = 10240 bytes 10240 *8 = 81920 bit”s Hardware: Entrada Procesamiento Almacenamiento Secundario Salida FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 128 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Definición de Hardware: Hardware son todos aquellos componentes físicos de una computadora, todo lo visible y tangible. El Hardware realiza las 4 actividades fundamentales: entrada, procesamiento, salida y almacenamiento secundario. 4.2 ARQUITECTURA VON NEWMAN. Centrándonos en los ordenadores sobre los que vamos a trabajar desarrollaré a grandes rasgos la arquitectura Von Newman que, si bien no es la primera en aparecer, sí que lo hizo prácticamente desde el comienzo de los ordenadores y se sigue desarrollando actualmente. Claro es que está siendo desplazada por otra que permiten una mayor velocidad de proceso, la RISC. En los primeros tiempos de los ordenadores, con sistemas de numeración decimal, una electrónica sumamente complicada muy susceptible a fallos y un sistema de programación cableado o mediante fichas, Von Newman propuso dos conceptos básicos que revolucionarían la incipiente informática: a) La utilización del sistema de numeración binario. Simplificaba enormemente los problemas que la implementación electrónica de las operaciones y funciones lógicas planteaban, a la vez proporcionaba una mayor inmunidad a los fallos (electrónica digital). FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 129 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q b) Almacenamiento de la secuencia de instrucciones de que consta el C.P.U Información UNIDAD DE Datos DISPOSITIVOS UNIDAD DE DISPOSITIVOS DE ENTRADA programa en una memoria interna, fácilmente accesible, junto DE conSALIDA los datos que referencia. De este forma la velocidad de proceso experimenta un que considerable anteriormente A.L.U una incremento; instrucción recordemos o un dato estaban codificados en una ficha en el mejor de los casos. Tomando como modelo las máquinas que aparecieron incorporando las anteriores características, el ordenador se puede considerar compuesto por las siguientes partes: Dispositivos de Entrada Permiten ingresar los datos a la computadora, esto quiere decir que hay una comunicación hombre – máquina, se utilizan diferentes dispositivos, por ejemplo: Teclado, Mouse, Lápiz FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 130 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q óptico, Tableta digitalizadota, Entrada de voz (reconocimiento de voz), Pantallas sensibles al tacto (Screen Touch), Scanners, Procesamiento El CPU (Central Proccesor Unit) es el responsable de controlar el flujo de datos (Actividades de Entrada y Salida E/S) y de la ejecución de las instrucciones de los programas sobre los datos. Realiza todos los cálculos (suma, resta, multiplicación, división y compara números y caracteres). Es el "cerebro” de la computadora. Se divide en 3 Componentes 1. Unidad de Control (UC) 2. Unidad Aritmético/Lógica (UAL) 3. Área de almacenamiento primario (memoria) Unidad de control: Es en esencia la que gobierna todas las actividades de la computadora, así como el CPU es el cerebro de la computadora, se puede decir que la UC es el núcleo del CPU. Supervisa la ejecución de los programas Coordina y controla al sistema de cómputo, es decir, coordina actividades de E/S Determina que instrucción se debe ejecutar y pone a disposición los datos pedidos por la instrucción. Determina donde se almacenan los datos y los transfiere desde las posiciones donde están almacenado. Una vez ejecutada la instrucción la Unidad de Control debe determinar donde pondrá el resultado para salida ó para su uso posterior. Unidad Aritmético/Lógica: Esta unidad realiza cálculos (suma, resta, multiplicación y división) y operaciones lógicas (comparaciones). Transfiere los datos entre las posiciones de almacenamiento. Tiene un registro muy importante conocido co mo: Acumulador ACC FUNDAMENTOS DE COMPUTACION Al realizar operaciones 131 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q aritméticas y lógicas, la UAL mueve datos entre ella y el almacenamiento. Los datos usados en el procesamiento se transfieren de su posición en el almacenamiento a la UAL. Los datos se manipulan de acuerdo con las instrucciones del programa y regresan al almacenamiento. Debido a que el procesamiento no puede efectuarse en el área de almacenamiento, los datos deben transferirse a la UAL. Para terminar una operación puede suceder que los datos pasen de la UAL al área de almacenamiento varias veces. Área de almacenamiento Primario: La memoria da al procesador almacenamiento temporal para programas y datos. Todos los programas y datos deben transferirse a la memoria desde un dispositivo de entrada o desde el almacenamiento secundario ( disquete), antes de que los programas puedan ejecutarse o procesarse los datos. Las computadoras usan 2 tipos de memoria primaria: ROM (read only memory), memoria de sólo lectura, en la cual se almacena ciertos programas e información que necesita la computadora las cuales están grabadas permanentemente y no pueden ser modificadas por el programador. Las instrucciones básicas para arrancar una computadora están grabadas aquí y en algunas notebooks han grabado hojas de calculo, basic, etc. RAM (Random access memory), memoria de acceso aleatorio, la utiliza el usuario mediante sus programas, y es volátil. La memoria del equipo permite almacenar datos de entrada, instrucciones de los programas que se están ejecutando en ese momento, los dato s resultados del procesamiento y los datos que se preparan para la salida. Los datos proporcionados a la computadora permanecen en el almacenamiento primario hasta que se utilizan en el procesamiento. Durante el procesamiento, el almacenamiento primario almacena los datos intermedios y finales de todas las operaciones aritméticas y lógicas. El almacenamiento primario debe FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 132 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q guardar también las instrucciones de los programas usados en el procesamiento. La memoria está subdividida en celdas individuales cada una de las cuales tiene una capacidad similar para almacenar datos. Almacenamiento Secundario : El almacenamiento secundario es un medio de almacenamiento definitivo (no volátil como el de la memoria RAM). El proceso de transferencia de datos a un equipo de cómputo se le llama procedimiento de lectura. El proceso de transferencia de datos desde la computadora hacia el almacenamiento se denomina procedimiento de escritura. En la actualidad se pueden usar principalmente dos tecnologías para almacenar información: 1. El almacenamiento Magnético. 2. El almacenamiento Óptico. Algunos dispositivos combinan ambas tecnologías. Los dispositivos de salida de una computadora es el hardware que se encarga de mandar una respuesta hacia el exterior de la computadora, quiere decir que permite la comunicación máquina – hombre, algunos dispositivos de salida pueden ser: los monitores, impresoras, sistemas de sonido, módem. Etc Como es de suponer, estas tres partes principales de que consta el ordenador deben estar íntimamente conectadas; aparece en este momento el concepto de bus: el bus es un conjunto de líneas que enlazan los distintos componentes del ordenador, por ellas se realiza la transferencia de datos entre todos sus elementos. Se distinguen tres tipos de bus: FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 133 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q De control: forman parte de él las líneas que seleccionan desde dónde y hacia dónde va dirigida la información, también las que marcan la secuencia de los pasos a seguir para dicha t r a n s f e r e n c i a . De datos: por él, de forma bidireccional, fluyen los datos entre las distintas partes del ordenador. De direcciones: como vimos, la memoria está dividida en pequeñas unidades de almacenamiento que contienen las instrucciones del programa y los datos. El bus de direcciones consta de un conjunto de líneas que permite seleccionar de qué posición de la memoria se quiere leer su contenido. También direcciona los puertos de E/S. La forma de operar del ordenador en su conjunto es direccionar una posición de la memoria en busca de una instrucción mediante el bus de direcciones, llevar la instrucción a la unidad central de proceso -CPU- por medio del bus de datos, marcando la secuencia de la transferencia el bus de control. En la CPU la instrucción se decodifica, interpretando qué operandos necesita: si son de memoria, es necesario llevarles a la CPU; una vez que la operación es realizada, si es preciso se devuelve el resultado a la memoria FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 134 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 4.3 DISPOSITIVOS Los dispositivos permiten por ingresar nos un lado datos al computador para que esta los procese y nos entregue como resultados información que sea útil para la resolución de algún problema consiguiente resultado y por obtener de operaciones, es podernos con el dichas decir; la computadora. La computadora necesita de dos tipos de dispositivos periféricos existentes: Dispositivos periféricos de entrada. Dispositivos periféricos de salida. 4.3.1 DISPOSITIVOS DE ENTRADA 4.3.1.1 El teclado: Hoy por hoy, el dispositivo principal de introducción que le sirve al usuario como medio de comunicación con la computadora sigue siendo el teclado, si bien en entornos gráficos es casi imprescindible además el uso de un ratón. Desde siempre ha sido considerado como parte fija de la computadora, por ejemplo las antiguas consolas y terminales, pero para aumentar la comodidad y eficacia se separó del mismo, aunque manteniéndose unido a través de un cable FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 135 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q El teclado nos permite comunicarnos con la computadora e ingresar la información. Es fundamental para utilizar cualquier aplicación. El teclado más común tiene 102 teclas, agrupadas en cuatro bloques: teclado alfanumérico, teclado numérico, teclas de función y teclas de control. El teclado se utiliza como una máquina de escribir, sobre presionando la queremos tecla que ingresar. Algunas teclas tienen una función predeterminada que es siempre la misma, pero hay otras teclas cuya función cambia según el programa que estemos usando. Por ejemplo: Un teclado de ordenador de 101/102 teclas lanzado por IBM mediada la vida del PC/AT de esta compañía. Este diseño se ha mantenido como teclado estándar de la línea PS/2, y se ha convertido en la norma de producción de la mayoría de los teclados de los equipos compatibles con IBM. El teclado extendido difiere de sus predecesores por tener doce teclas de función en la parte superior, en lugar de diez a la izquierda. Tiene además teclas Control y Alt adicionales y un conjunto de teclas para el movimiento del cursor y para edición entre la parte principal del teclado y el teclado numérico. Otras diferencias incluyen cambios en la posición de determinadas teclas, como Escape y Control, y modificaciones en las combinaciones de teclas, como FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 136 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Pausa e Imprimir Pantalla. El teclado extendido y su homónimo de Apple son similares en configuración y diseño PARTES DEL TECLADO: EL TECLADO ALFANUMÉRICO Es similar al teclado de la máquina de escribir. Tiene todas las teclas del alfabeto, los diez dígitos decimales y los signos de puntuación y de acentuación. EL TECLADO NUMÉRICO Para que funciones el teclado numérico debe estar activada la función "Bloquear teclado numérico". Caso contrario, se debe pulsar la tecla [Bloq Lock] o [Num Lock] para activarlo. Al pulsarla podemos observar que, en la esquina superior derecha del teclado, se encenderá la lucecita con el indicador [Bloq Num] o [Num Lock]. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 137 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Se parece al teclado de una calculadora y sirve para ingresar rápidamente los datos numéricos y las operaciones matemáticas más comunes: suma, resta, multiplicación y división. LAS TECLAS DE FUNCIÓN Estas teclas, de F1 a F12, sirven como "atajos" para acceder más rápidamente a determinadas funciones que le asignan los distintos programas. en general, la tecla F1 está asociada a la ayuda que ofrecen los distintos programas, es decir que, pulsándola, se abre la pantalla de ayuda del programa que se esté usando en este momento. LAS TECLAS DE CONTROL Si estamos utilizando un procesador de texto, sirve para terminar un párrafo y pasar a un nuevo renglón. Si estamos ingresando flecha. datos, normalmente se usa para confirmar el dato que acabamos de ingresar y pasar al siguiente. Estas teclas sirven para mover el cursor según la dirección que indica cada Sirve para retroceder el Si estamos escribiendo cursor hacia la izquierda, en minúscula, al borrando simultáneamente los presionar esta tecla caracteres. simultáneamente con una letra, esta última quedará en mayúscula, y viceversa, si estamos escribiendo en mayúscula la letra quedará minúscula. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 138 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Es la tecla de tabulación. En Esta tecla te permite insertar un procesador de texto sirve un carácter de manera que para alinear verticalmente tanto texto todo lo que escribamos a como números. continuación se irá intercalando entre lo que ya tenemos escrito. Fija el teclado La tecla alternar, al igual que alfabético en la tecla control, se usa para mayúscula. al hacer combinaciones y lograr pulsarla podemos así ejecutar distintas acciones según el observar que, en la esquina superior programa que estemos usando. del teclado, se encenderá la lucecita con el indicador [Blog Mayús] o [Caps Lock]. Mientras es teclado de encuentra fijado en mayúscula, al pulsar la tecla de una letra se pondrá automáticamente en mayúscula. para desactivarla basta con volverla a pulsar. En un procesador de texto}, sirve para borrar el carácter ubicado a la derecha del cursor. La tecla de control se usa en combinación con otras teclas para activar distintas opciones según el programa que se esté utilizando. 4.3.1.2 EL MOUSE Este es puntero un que dispositivo se usa apuntar a las cosas para en la pantalla de la computadora. Un mouse tiene por lo menos dos botones - izquierdo y derecho. Algunos tienen un botón en el medio o una rueda para lograr desplazamientos entre los dos botones. El que más se usa es el botón izquierdo pero, desde el Win95, Windows también usa el botón derecho. La forma normal del puntero del mouse es una flecha. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 139 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Que es lo que se hace con un Mouse? Mover el puntero/cursor Clic Clic derecho Doble-clic Arrastrar Desplazar Al mover alrededor al mouse, también se mueve el puntero en la pantalla. Consiste en pulsar un botón y soltarlo. Usualmente el botón izquierdo. Consiste en pulsar un botón derecho del mouse y soltarlo. Pulsar rápidamente dos veces el botón del mouse Mantener apretado un botón del mouse mientras se lo mueve. Cuando hace esto, usualmente se moverá lo que estuviese debajo del mouse en la pantalla. Haciendo girar la rueda que tienen algunos ratones, se hará desplazar al documento en la ventana actual. Refresque su ventana para volver al diseño original. Tenga cuidado en como hace el clic. Las cosas pueden moverse! Su buscador no soporta los marcos o está actualmente configurado para no mostrar los marcos. Mueva al puntero de su mouse sobre cada imagen a la derecha. Después de una corta pausa, aparecerá un consejo. Clic en los vehículos. Algo cambia. Hacer un clic sobre otras imágenes. ¿Cuál unos cambian? Doble-clic en el pez. Otro cambio. Doble-clic en otras imágenes. ¿Cuál unos cambian? Clic derecho en un dibujo. Clic derecho pero no sobre un dibujo. Se le presentan dos distintas clases de menús de contexto. Arrastrar la barra de desplazamiento a la derecha de las imágenes hacia abajo. Se ve un nuevo conjunto de imágenes. Clic y doble-clic estas imágenes también. ¿Cambian ellos? Arrastrar la imagen por los alrededores. Puede ponerlas en unas sola pila...con bordes parejos? Que otros arreglos puede crear? Si su mouse tiene una ruedita de desplazar, ponga al mismo encima del área del marco. Haga girar ahora la rueda de desplazar. Puede FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 140 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q mover las imágenes hacia arriba o abajo dentro del marco, igual que lo hacía con la barra de desplazamiento. Cuando llega al tope o al fondo del documento con marcos, si sigue haciendo girar la rueda se moverá toda la página. Formas del Puntero La forma del puntero cambia, dependiendo de donde se encuentra y de lo que esté pasando. El término cursor se usa cuando la forma muestra el lugar donde va a aparecer lo que se escriba. De lo contrario, el término puntero es una mejor definición. La forma de una mano usualmente significa que el puntero está pasando por encima de un vínculo, como sucede en una página web. Para usar cómodamente el mouse debe practicar, practicar, practicar. Esta es una destreza física que utiliza los músculos de su mano, del antebrazo y hasta del pecho y que puede ser que de esa manera no haya usado nunca bastante. Al principio quedar también podría algo esperar dolorido cuando o tenga alguna sesión inusualmente larga o intensa con el mouse. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 141 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 4.3.1.3 LAPIZ OPTICO Dispositivo de entrada de datos y apuntador que se compone de un aparato similar a un lápiz con una cabeza lectora con la puede escribirse que o dibujarse en la pantalla del ordenador (si ésta es sensible a estos aparatos) o en una tableta digitalizadora. En algunos casos puede funcionar sustituyendo al ratón, aunque su principal función está asociada a programas de dibujo o ilustración 4.3.1.4 SCANNER Es Un periférico de digitalización de documentos (fotografías, diapositivas, dibujos, textos), aunque también puede digitalizar objetos pequeños. Es una herramienta fundamental para poner imágenes en un sitio Web personal. Desde el ordenador habrá la posibilidad de imprimir estas imágenes, modificarlas, etc. Los escáneres son periféricos diseñados para registrar caracteres escritos, o gráficos en forma de fotografías o dibujos, impresos en una hoja de papel FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 142 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q facilitando su introducción la computadora convirtiéndolos en información binaria comprensible para ésta. El funcionamiento de un escáner es similar al de una fotocopiadora. Se coloca una hoja de papel que contiene una imagen sobre una superficie de cristal transparente, bajo el cristal existe una lente especial que realiza un barrido de la imagen existente en el papel; al realizar el barrido, la información existente en la hoja de papel es convertida en una sucesión de información en forma de unos y ceros que se introducen en la computadora. Para mejorar el funcionamiento del sistema informático cuando se están registrando textos, los escáneres se asocian a un tipo de software especialmente diseñado para el manejo de este tipo de información en código binario llamados OCR (Optical Character Recognition o reconocimiento óptico de caracteres), que permiten reconocer e interpretar los caracteres detectados por el escáner en forma de una matriz de puntos e identificar y determinar qué caracteres son los que el subsistema está leyendo. 4.3.1.5 LECTORA DE BARRAS Dispositivo de entrada que permite conocer el código impreso en la etiqueta de un artículo 4.3.2 DISPOSITIVOS DE SALIDA 4.3.2.1 IMPRESORAS Como indica su nombre, la impresora es el periférico que la computadora utiliza para presentar información impresa en papel u otro medio. Las primeras impresoras nacieron muchos años antes que la PC e incluso antes que los monitores (el otro dispositivo de salida por excelencia), siendo durante años el método más usual para presentar los FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 143 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q resultados de los cálculos en aquellas primitivas computadoras, que previamente usaban tarjetas y cintas perforadas. Conceptos básicos Velocidad La velocidad de una impresora suele medirse con el parámetro ppm (páginas por minuto), aunque el cálculo es confuso porque no hay una norma oficial que deba ser respetada, nunca se aclara el momento en que se oprime el cronómetro (cuando la impresora toma la primera hoja o cuando se le ordena imprimir), tampoco se especifica la fuente o la complejidad de los gráficos impresos. Como norma, debemos considerar que el número de páginas por minuto que el fabricante dice que su impresora imprime, son páginas con el 5 % de superficie impresa, en la calidad más baja, sin gráficos y descontando el tiempo de cálculo de la computadora. Otro parámetro que se utiliza es el de cps (caracteres por segundo) adecuado para las impresoras matriciales que aún se fabrican. Calidad de impresión Uno de los determinantes de la calidad de la impresión realizada, es la resolución o cantidad de dpi (dots per inch) o en español, ppp (puntos por pulgada). Utilizaremos aquí el primero por ser el de uso más extendido. Una resolución de "300 dpi" se refiere a que en cada pulgada (2.54 cm) cuadrada, la impresora puede situar 300 puntos horizontales y 300 verticales. Si nos encontramos con una expresión del tipo "600 x 300 dpi" , el primer valor se asume a la línea horizontal y el segundo a la vertical. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 144 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Otro determinante de la calidad de impresión es el del número de niveles o graduaciones que pueden ser impresos por punto, una técnica de capas de color que hace que la oscilación en los gráficos y fotografías sea más difícil de ver, e incluso invisible a simple vista. Las impresoras sin niveles de impresión por punto, imprimen cada punto de color en una de sólo dos intensidades (encendido o apagado), con tinta cian, magenta, amarilla o negra. Pueden combinarlas para crear tintas roja, verde y morada, y pueden crear la ilusión de otros colores al distribuir puntos de distintos colores en el papel (cada color se logra siguiendo un patrón determinado). La impresión de multinivel hace posibles más intensidades para cada punto que se imprime, así permite que la impresora utilice menos puntos para crear colores esfumados y hace que sea más difícil ver los patrones. En la práctica las impresoras eligen una de las dos. Algunas optan por resolución más alta y otras por más niveles por punto, según el uso pensado para la impresora. Profesionales de las artes gráficas, por ejemplo, que están interesados en conseguir calidad fotográfica, deben priorizar el número de niveles por punto, mientras que los usuarios de negocios generales requerirán una razonablemente alta resolución para conseguir una buena calidad de texto. De cualquier modo, dos máquinas con la misma resolución pueden ofrecer resultados dispares, porque hay que tener en cuenta el tamaño de las gotas que generarán esos puntos por pulgada y ésta varía según la tecnología empleada para llevar a cabo la impresión. Las gotas de tinta tienen un tamaño diminuto y se miden en picolitros (1 picolitro es la billonésima parte de un litro) Fuentes El bitmap, es un registro de patrón de puntos necesarios para crear un carácter específico en un cierto tamaño y atributo. Las impresoras traen consigo fuentes bitmap, en las variedades normal y negrita, como parte de su memoria permanente. Cuando se emite un comando de impresión, su PC dice primero a FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 145 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q la impresora cual de las de las definiciones bitmap puede utilizar, entonces, por cada letra, signo de puntuación o movimiento del papel, envía un código ASCII. Las fuentes Outline consisten en descripciones matemáticas de cada carácter y signo de puntuación en un tipo. Algunas impresoras poseen un lenguaje de descripción de página, normalmente PostScript (programa de computadora contenido en un microchip). El lenguaje puede traducir comandos de fuente outline para controlar la colocación de los puntos en un papel. Cuando se emite un comando de impresión desde el software de aplicación a una impresora, envía una serie de comandos en lenguaje de descripción de páginas que son interpretados a través de un conjunto de algoritmos. Los algoritmos describen las líneas y arcos que forman los caracteres en un tipo de letra. Los comandos insertan variables en las fórmulas para cambiar el tamaño o atributos. Los resultados son enviados a la impresora, quien es la que los interpreta. En lugar de enviar los comandos individuales para cada carácter en un documento, el lenguaje de descripción de página envía instrucciones al mecanismo de la impresora, que produce la página completa. (los lenguajes de descripción de página están desarrollados en el capítulo de impresoras láser). Memoria Las impresoras modernas tienen una pequeña cantidad de memoria (no tan pequeña en impresoras de redes, que pueden llegar a tener varios Mb) para almacenar parte de la información que les va proporcionando la computadora. De esta forma la computadora, sensiblemente más rápido que la impresora, no tiene que estar esperándola continuamente y puede pasar antes a otras tareas mientras termina la impresora su trabajo. Evidentemente, cuanto mayor sea el buffer, más rápido y cómodo será el proceso de impresión, por lo que algunas impresoras llegan a tener hasta 256 Kb de buffer. La interfaz o conector FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 146 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Las computadoras antiguas tenían un puerto en circuito para conectar un teletipo. Después los fabricantes empezaron a incluir puertos seriales, hoy el puerto paralelo es la conexión más común para impresora (LPT1 usualmente). A veces al puerto paralelo de una PC se le dice puerto Centronics, nombre de la empresa que lo dio a conocer. La tecnología de este puerto casi no ha cambiado, salvo que la interfaz original tenía un contacto de 36 patas y al actual emplea un contacto de 25 patas con escudo D (DB25). Esto se debe a que el nuevo contacto utiliza menos señales a tierra. Contacto DB25. Nombre de la señal Pata Nombre de la señal Pata -Strobe 1 -Auto FDXT 14 Información 0 2 -Error 15 Información 1 3 -Init 16 Información 2 4 -Slctin 17 Información 3 5 Ground (tierra) 18 Información 4 6 Ground (tierra) 19 Información 5 7 Ground (tierra) 20 Información 6 8 Ground (tierra) 21 Información 7 9 Ground (tierra) 22 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 147 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q -ACK (acknowledge) 10 Ground (tierra) 23 Busy (ocupada) 11 Ground (tierra) 24 Paper out (sin papel) 12 Ground (tierra) 25 +Select 13 Como puede verse en la tabla, se conservan exactamente ocho contactos a tierra, correspondiendo uno para cada línea de información. La línea STROBE de la pata 1 se emplea para indicarle a la impresora que el flujo de información está completo y que puede imprimir un carácter. Obsérvese que la línea del estrobo empieza con el signo menos. Esto quiere decir que el pulso del estrobo es negativo, cuando la computadora termina de enviar un byte de información para que se imprima, la línea del estrobo baja. Las ocho líneas de información transportan los ocho bits de un byte de información de manera digital. El voltaje alto en una línea significa un conjunto de bit, y un voltaje bajo significa un bit limpio. La línea Acknowledge ("enterada" o "admisión") de la pata 10 es una señal de la impresora que le indica a la computadora "estoy lista para recibir más información". Mientras esta línea está alta, la computadora no envía información nueva. La línea Busy (ocupada) le indica a la computadora que la impresora está ocupada. La computadora espera a que el primer buffer se vacíe para enviar más información. Como la línea Busy, la línea Paper Out le indica a la computadora que deje de enviar información. La impresora podría enviar simplemente una señal de "ocupada" , pero la computadora no sabría por qué se detuvo la impresora. Usualmente se emplea esta línea para avisarle al usuario que falta el papel. La línea Select muestra que la impresora ha sido elegida, es decir, que está en línea (on line). Probablemente en el frente de la impresora haya un contacto y FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 148 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q un foco que así lo indique. Cuando la impresora está fuera de línea, no puede recibir caracteres de la computadora. La línea -AUTOFDXT (Autoalimentación) controla la manera en que la impresora maneja una nueva línea. La impresora puede adelantar la cabeza a la siguiente línea cuando regresa el carro, que es lo normal, o sencillamente puede interpretar literalmente el retorno del carro y regresar la cabeza al principio de la línea. Cuando la computadora mantiene abajo esta línea, la impresora agrega un alimentador de línea (Line Feed) al carácter para que regrese el carro. La línea de -Error es para propósitos generales, para indicar otros errores de la impresora. Puede que la computadora no identifique exactamente qué sucede, pero sabe que es probable que la impresora tenga papel y esté conectada, entonces algún otro motivo impide que procese la información. La línea -INIT sirve para que la computadora controle a la impresora. Al indicar la impresora en esta línea, la computadora restablece los parámetros originales de la impresora, a fin de que la configuración del último programa (que pudo ser un modo gráfico, por ejemplo) no se aplique al siguiente trabajo de impresión. Mediante la línea -INIT una aplicación puede dar a la impresora una situación conocida antes de enviar alguna cosa por el cable. La Línea -SLCTIN (Select input) es una manera de que la computadora controle si la impresora está lista para aceptar información. Cuando esta señal está baja, la impresora puede aceptar información. Hay que hacer notar que durante el curso de 1999 empezaron a lanzarse al mercado muchas impresoras con puerto USB (Universal Serial Bus), se espera que se haga común ver impresoras con los dos tipos de interfaces. Color Percepción del color La luz visible recae entre 380 nm (nanometros) (violeta) y 780 nm (rojo) en el espectro electro magnético, cuyos extremos son ultravioleta e infrarrojo. La luz FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 149 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q blanca consta de aproximadamente proporciones iguales de todas las longitudes de onda visibles, y cuando brilla en, o a través de un objeto, algunas longitudes de onda son absorbidas y otras son reflejadas o transmitidas. Es esta luz reflejada o transmitida la que da al objeto el color percibido. Las hojas de las plantas, por ejemplo, tienen su color familiar porque la clorofila absorbe la luz en los finales azul y rojo del espectro y refleja la parte verde en el medio. La temperatura de la fuente de luz, medida en Kelvin (K), afecta el color percibido del objeto. La luz blanca, como las emitidas por lámparas fluorescentes o por un flash fotográfico, tiene una distribución pareja de longitudes de onda, correspondiendo a una temperatura de alrededor de 6000 K, y no distorsiona los colores. Los focos comunes emiten menos luz del final azul del espectro, correspondiendo a una temperatura de 3000 K, y causa que los objetos parezcan más amarillos. Los seres humanos perciben el color a través de una capa de celdas sensitivas a la luz en el fondo del ojo llamada retina. La clave de las celdas retinales son los conos que contienen fotopigmentos que las hacen sensitivas a la luz roja, azul o verde (las otras celdas fotosensibles, las varas, son sólo activadas en la penumbra). La luz que pasa a través del ojo es regulada por el iris y enfocada por las lentes de la retina, donde los conos son estimulados por las longitudes de onda relevantes. Señales de millones de conos pasan desde el nervio óptico al cerebro, quien las ensambla en una imagen a color. Creación del color La creación del color de forma precisa en el papel ha sido una de las mayores áreas de investigación en la impresión a color. Como los monitores, las impresoras ubican muy cerca diferentes cantidades de colores primarios, los cuales a la distancia, se mezclan para formar un color. Este proceso es conocido como dithering Monitores e impresoras hacen esto de manera diferente porque mientras que los monitores son fuentes de luz, la salida de las impresoras reflejan la luz. Así FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 150 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q los monitores mezclan la luz de los fósforos hechos con los colores primarios aditivos: rojo, verde y azul (RGB, por sus siglas en inglés), mientras que las impresoras usan tintas hechas con los colores primarios sustractivos: cian, magenta y amarillo (CMY), la luz blanca es absorbida por las tintas de color, reflejando el color deseado. En cada caso los colores primarios son combinados para formar el espectro entero. Esta combinación descompone un pixel de color en una serie de puntos, de manera que cada punto está hecho de uno de los colores básicos o dejado en blanco. La reproducción del color desde el monitor hacia la impresora es también un área mayor de investigación conocida como Combinación de color. Los colores varían de monitor a monitor y los colores en la página impresa es dependiente del sistema de color usado por el modelo de impresora en particular, no por los colores mostrados por el monitor. Los fabricantes de impresoras han invertido mucho en la investigación de la precisión en la combinación de colores monitor/impresora. Medio tono - tono continuo - contone El tipo más simple de impresora a color es un dispositivo binario en el cual los puntos cian, magenta, amarillos y negros están en "on" (impreso) o en "off" (no impreso) sin niveles intermedios posibles. Si los puntos de tinta pueden ser mezclados para hacer colores intermedios, entonces una impresora binaria CMYK puede imprimir sólo ocho colores sólidos (cian, magenta, amarillo, rojo, verde, azul, negro y blanco). Claramente esta no es una paleta lo suficientemente grande como para conseguir una buena calidad de impresión, aquí es donde llegan los medios tonos. Los algoritmos de semitonalidad dividen una resolución nativa de puntos en un enrejado de celdas que se van poniendo en "on" o en "off" repitiendo un patrón regular que crea la ilusión de un tono continuo. Combinando celdas que contengan diferentes proporciones de puntos CMYK, una impresora de medios tonos puede engañar al ojo humano para que vea una paleta de millones de colores en vez de unos pocos. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 151 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q En la impresión de tono continuo hay una ilimitada paleta de colores sólidos. En la práctica, "ilimitado" significa unos 16.7 millones de colores. Lo cual es más de lo que el ojo humano puede distinguir. Para conseguir esto, la impresora debe ser capaz de crear y superponer 256 sombras por punto y por color, lo cual obviamente requiere de un control preciso sobre la creación y la ubicación de los puntos. La impresión de tono continuo es un área que compete a las impresoras de sublimación de tinte, desarrolladas más adelante. De todas maneras, todas las principales tecnologías de impresión pueden producir múltiples sombras (usualmente entre 4 y 16) por punto, permitiéndoles entregar una paleta más rica de colores sólidos y medios tonos suavizados. Estos dispositivos son conocidos como impresoras contone. Recientemente impresoras de inyección de tinta de "6 colores" han aparecido en el mercado, específicamente con el objetivo de entregar calidad fotográfica. Estos dispositivos agregan dos tintas adicionales - cian claro y magenta claro - para solucionar la inhabilidad de la tecnología actual de crear puntos más pequeños. Estas impresoras de 6 colores producen tonos más delicados y graduaciones de color más finas que los dispositivos estándar CMYK, pero como se volverán innecesarias en el futuro, cuando se espera que los volúmenes de tinta por gota se reduzca de los 8 a 10 picolitros de hoy a alrededor de 2 a 4 pl. Tamaños más pequeños de gotas reducen también la cantidad de medios tonos requeridos, como el rango más amplio de pequeñas gotas puede ser combinado para crear una paleta más grande de colores sólidos. Manejo del color (colour management) FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 152 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q El ojo humano puede distinguir alrededor de un millón de colores, el número preciso depende del observador individual y las condiciones visuales. Los dispositivos de color crean los colores en diferentes maneras, resultando diferentes gamas de colores. El color puede ser descripto conceptualmente por un modelo tridimensional HSB. Hue (H) (matiz) ser refiere al color básico en términos de uno o dos colores primarios dominantes (rojo o azul-verde por ejemplo), es medido como una posición en la rueda de colores estándar y es descrita como un ángulo en grados, entre 0 y 360. Saturation (S) (saturación) indica la intensidad de los colores dominantes, es medido como un porcentaje de o a 100, en 0% el color sería gris, al 100% el color está completamente saturado. Brightness (B) (brillo) indica la proximidad del color al blanco o al negro, lo cual es una función de la amplitud de la luz que estimula los ojos del receptor. Es también medido como un porcentaje. Si algún matiz tiene un brillo del 0% se vuelve negro, con el 100% completamente luminoso. RGB y CMYK son otros modelos de colores comunes. Los monitores CRT (tubo de rayos catódicos) crean color, como hemos hecho referencia previamente, haciendo que los fósforos rojos, verdes y azules brillen. Este sistema se llama colores aditivos. Mezclando diferentes cantidades de rojo, azul o verde, crean diferentes colores, y pueden ser medidos de 0 a 255. Si el rojo, el azul y el verde están puestos a 0, el color es negro, si todos están puestos a 255, el color es blanco. El material impreso es creado aplicando tintas o toner en un papel blanco. Los pigmentos en la tinta absorben la luz selectivamente de manera que sólo partes del espectro son reflejadas hacia el ojo del observador, de aquí el término de colores sustractivos. Los colores básicos de impresión son el cian, el magenta y el amarillo, y una cuarta tinta, la negra es usualmente agregada para crear sombras más puras, profundas y con un rango más profundo. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 153 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Usando cantidades variables de estos colores de proceso, un gran número de colores diferentes pueden ser producidos. Aquí el nivel de tinta es medido del 0% al 100% con naranja, por ejemplo, siendo representado por 0% cian, 50% magenta, 100% amarillo y 0% negro. La CIE (Commission Internationale de l’Eclairage) fue formada en este siglo para desarrollar estándares para la especificación de luz e iluminación y fue responsable por el primer modelo espacial de color. Esto significa color definido como una combinación de 3 ejes: x, y, z. En términos generales con x representando la cantidad de coloración roja, y la cantidad de verde y luminosidad, y z la cantidad de azul. En 1931 este sistema fue adoptado como el modelo CIE x*y*z, y es la base para la mayoría de los otros modelos espaciales de colores. El refinamiento más familiar es el modelo Yxy en el cual los planos triangulares cercanos a xy representan colores con la misma luminosidad, con la luminosidad variando a lo largo del eje Y. Desarrollos posteriores, como los modelos L*a*b y el L*u*v lanzados en 1978, ubican las distancias entre las coordinadas de los colores con más precisión respecto del sistema humano de percepción del color. Como el color es una herramienta efectiva, debe ser posible crear e imponer colores consistentes y predecibles en una producción encadenada: scanners, software, monitores, impresoras de escritorio, dispositivos externos PostScript, y prensas impresoras. El dilema es que los diferentes dispositivos simplemente no pueden crear el mismo rango de colores. Es en el campo del manejo del color donde todos estos esfuerzos de modelación del color toman sentido. Éste usa el dispositivo-independiente CIE color espacial para mediar entre las gamas de color de los diferentes dispositivos. Los sistemas de manejo de color (color management) son basados en los perfiles genéricos de los diferentes dispositivos, los cuales describen sus tecnologías de imagen, gamas y métodos operacionales. Estos perfiles son ajustados precisamente calibrando los dispositivos actuales para medir y corregir cualquier desviación de la performance ideal. Finalmente, los colores son traducidos de un dispositivo a FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 154 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q otro, con algoritmos de ubicación eligiendo los reemplazos óptimos para colores fuera de gama que no pueden ser manejados. Hasta que Apple introdujo ColorSync como una parte de su sistema operativo System 7.x en 1992, el manejo del color fue dejado a las aplicaciones específicas. Estos sistemas han producido buenos resultados, pero son mutuamente incompatibles. Reconociendo los problemas del color a través de las plataformas, se formó el ICC (International Color Consortium, que fue llamada previamente ColorSync Profile Consortium) en marzo de 1994 para establecer un formato del perfil del dispositivo en común. Las compañías fundadoras incluían a Adobe, Agfa, Apple, Kodak, Microsoft, Silicon Graphics, Sun Microsystems, y Taligent. La meta del ICC es proveer un color verdadero apto de ser transportado, que trabaje en cualquier ambiente de hardware y software. Publicó su primera versión estándar del ICC Profile Format en junio de 1994. Hay dos partes del perfil ICC, la que contiene información del perfil en si mismo, como el dispositivo que creó el perfil y cuándo, y la segunda es la caracterización del dispositivo, que explica como el dispositivo interpreta los colores. El año siguiente Windows 95 se volvió el primer sistema operativo de Microsoft en incluir color management y soporte para perfiles adaptables ICC, via sistema ICM (Image Colour Management). 4.3.2.1.1 Clasificación general Si queremos clasificar los diversos tipos de impresoras que existen, el método más lógico es hacerlo atendiendo a su tecnología de impresión, es decir, al método que emplean para imprimir en el papel, e incluir como casos particulares otros parámetros como el uso del color, el tamaño de su salida impresa, su velocidad, etc. Entonces la clasificación comenzaría con una división entre las impresoras “de impacto” y de “no impacto”, como su nombre lo indica las impresoras de impacto realizan la impresión golpeando al papel con unas pequeñas piezas (matriz de impresión). Entre las impresoras de no impacto la división más grande se produce entre las impresoras de inyección de tinta y las láser, aunque existen otras FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 155 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q tecnologías de uso menos extendido que englobaremos como “otras tecnologías”. Dentro de estas categorías encontraremos productos disímiles pero que emplean la misma tecnología para generar la impresión. Como caso especial, vamos a separar a las impresoras multifuncionales, que en su mayoría utilizan el mecanismo de inyección de tinta. Estas impresoras combinan capacidades de impresión, escaneo, copiado y a menudo fax en una sola máquina. De estos conceptos podemos graficar la clasificación de esta manera: Impresoras De Impacto De Margarita De no De Agujas Térmica Chorro de tinta Piezoeléctrica Otras Tecnol. Láser Tinta Sólida Autocromo Sublimación Cera Térmica 4.3.2.1.2 Impresoras matriciales Las fueron impresoras las matriciales primeras que surgieron en el mercado, y aunque han perdido terreno últimamente frente a las impresoras de inyección de tinta, siguen siendo las únicas que pueden imprimir formularios continuos, lo que FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 156 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q las hace una opción válida para locales comerciales que necesitan imprimir facturas. Según como sea el cabezal de impresión, se dividen en dos grupos principales: de margarita y de agujas. Las de margarita incorporan una bola metálica en la que están en relieve las diversas letras y símbolos a imprimir, la bola pivotea sobre un soporte móvil y golpea a la cinta de tinta, con lo que se imprime la letra correspondiente. El método es absolutamente el mismo que se usa en muchas máquinas de escribir eléctricas, lo único que las diferencia es la carencia de teclado. Las impresoras de margarita están en completo desuso debido a que sólo son capaces de escribir texto; además, para cambiar de tipo o tamaño de letra deberíamos cambiar la matriz de impresión (la bola) cada vez. Las impresoras de agujas son las que imprimen caracteres compuestos por puntos empleando un cabezal de impresión formado por agujas accionadas electromagnéticamente, prácticamente igual a una máquina de escribir. Fueron las primeras en salir al mercado. Los parámetros principales de calidad de impresión de una impresora matricial son el número de puntos de la matriz de agujas y su velocidad. Por lo general, las impresoras matriciales se clasifican por el número de agujas del cabezal de impresión dispuestas en forma de rectángulo. Normalmente son de 9 (usadas frecuentemente para imprimir reportes y materiales donde la calidad no es muy importante) o 24 (que permiten mayor nitidez) Algunas agujas están desaliñadas en los extremos, para marcar comas, etc Epson FX-2180 Impresora matricial de 9 agujas. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 157 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Funcionamiento Este tipo de impresora es de impresión bidireccional, ya que imprimen en el desplazamiento hacia la derecha. La PC envía una serie de códigos ASCII. Estos códigos son almacenados en un búffer, que es una memoria de acceso aleatorio de la impresora (RAM). Entre esos códigos existen mandatos que dicen a la impresora que utilice una tabla de fuentes bitmap, contenida en un chip. Luego, esa tabla, envía a la impresora el patrón de puntos que debe utilizar para crear los caracteres representados en código ASCII. Para formar cada letra, número o símbolo, se activan ciertas agujas, que golpean el papel. En medio hay una cinta entintada. El resultado no es de muy alta calidad (24 agujas dan mejor calidad que 9), pero es de lo más persistente que se puede conseguir y no necesita ningún papel especial. Sin embargo, la capacidad de reproducir gráficos (fotos, ilustraciones complejas) es casi nula. No obstante, las actuales traen varias tipografías incorporadas de buena calidad y hasta son capaces de imprimir True Type. Las principales ventajas de esta tecnología son: su capacidad de obtener copias múltiples e imprimir formularios continuos. Su velocidad en texto es de lo más elevadas y además su costo y mantenimiento es de lo más bajo que hoy ofrece el mercado. Como contrapartida sus inconvenientes son: el FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 158 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q ruido ciertamente elevado, y la incapacidad de manejar color o varios tipos de fuentes. En general, las impresoras matriciales de agujas se posicionan como impresoras de precio reducido, calidad media-baja, escaso mantenimiento y alta capacidad de impresión. El fabricante más importante de este tipo de impresoras es Epson, con diversos modelos y precios. 4.3..2.1.3 Impresoras de Inyección de tinta Características Generales Aunque las impresoras de inyección de tinta estaban disponibles en la década del 80, fue sólo en la de los 90 cuando los precios cayeron, lo suficiente, para llevar a estas impresoras a ocupar un lugar importante en el mercado. Ya existen modelos a menos de U$S 100, y muchas ellas compiten con las láser en calidad de texto y producen imágenes con calidad fotográfica. El concepto de las impresoras de inyección de tinta es sencillo (arrojar tinta líquida sobre el papel) pero en realidad dependen de una tecnología muy avanzada, a pesar de sus precios accesibles. Operación La impresión de inyección de tinta, como la impresión láser, es un método de no-impacto. La tinta es emitida por boquillas que se encuentran en el cabezal de impresión. El cabezal de impresión recorre la página en franjas horizontales, usando un motor para moverse lateralmente, y otro para pasar el papel en pasos verticales. Una franja de papel es impresa, entonces el papel se mueve, listo para una nueva franja. Para acelerar las cosas, la cabeza impresora no imprime sólo una simple línea de píxeles en cada pasada, sino también una línea vertical de píxeles a la vez. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 159 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Por lo general, las impresoras de inyección de tinta actuales tienen resoluciones de 600 dpi o más altas, y la velocidad de impresión se aproxima a la de los láseres al imprimir en blanco y negro. Una impresora de inyección de tinta rápida puede producir una imagen a todo color de 8 x 10 pulgadas y a 300 dpi en 2 a 4 minutos. Esto significa que produce 7.2 millones de puntos en un tiempo de 120 a 240 segundos, o de 30.000 a 60.000 puntos por segundo. El cabezal de impresión de una impresora típica tiene 64 boquillas para cada color, cada una de las cuales debe ser capaz de activarse y desactivarse a velocidades tan elevadas como 900 veces por segundo, lo cual es sorprendente por tratarse de un dispositivo mecánico. Cuando surgieron las impresoras de inyección de tinta, los cabezales de impresión estaban diseñados para emitir una corriente continua de diminutas gotas de tinta. Las gotas tenían carga eléctrica estática y se “mezclaban” en el papel o en un depósito de reciclaje por medio de campos cargados. Este procedimiento era deficiente y muy poco preciso. En la actualidad, las impresoras de inyección de tinta dependen de la tecnología de gotas según la demanda. DOD (Drop on Demand) que producen pequeñas gotas cuando se necesitan. Son dos los métodos que utilizan las impresoras de inyección de tinta para lograr que las gotas se arrojen con rapidez: térmico y piezoeléctrico. 4.3.2.1.4 Tecnología térmica FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 160 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Una de las leyendas de la tecnología de las computadoras explica cómo se inventó la impresora de inyección de tinta térmica. Un ingeniero experimentaba con fórmulas de tinta y había cargado algunas en una jeringa. Por accidente, la aguja tocó la punta caliente de un cautín, y salió una diminuta gota de tinta. Canon reclama haber inventado esta tecnología, a la que llamó Bubble Jet, en 1977. El chorro es iniciado calentando la tinta para crear una burbuja que genera una presión que la fuerza a emerger y golpear el papel. Luego la burbuja colapsa y el vacío resultante arrastra nueva tinta hacia la recámara para reemplazar a la que fue expulsada. método favorito de Éste es el Canon y Hewlett-Packard Principio de la tecnología de inyección térmica. de tinta Diminutos elementos calentadores son usados para expulsar gotitas de tinta desde las boquillas del cabezal de impresión, estas boquillas tienen un tamaño aproximado al de un cabello humano (aprox. 70 micras, siendo una micra la millonésima parte de un metro) y expulsan gotas de aproximadamente 8/10 picolitros y puntos de aproximadamente 50 a 60 micras de diámetro. La gota más pequeña que el hombre puede ver a simple vista es de aproximadamente 30 micras, de modo que estas gotas se acercan a los límites de nuestra percepción. El tamaño increíblemente pequeño de estas gotas posibilita incrementar la resolución del trabajo de impresión. Se requiere de una gota de casi 35 micras para crear una impresión de 720 dpi, de modo que estas gotas se superponen ligeramente en esa resolución. Los tintes basados en tintas cian, magenta y amarillo son normalmente presentadas vía un cabezal CMY. Algunas gotas pequeñas de tinta de diverso FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 161 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q color, usualmente entre 4 y 8, pueden ser combinadas para generar un punto Funcionamiento una boquilla de impresión de una impresora de inyección de tinta térmica. de tamaño variable, una paleta de colores más grande y semitonos más suaves. La tinta negra que es generalmente basada en moléculas más grandes de pigmento, es generada por una cabeza separada con volúmenes de gota de alrededor de 35 picolitros. La velocidad de impresión es fundamentalmente una función de la frecuencia con la que las boquillas pueden disparar la tinta y el ancho de la franja impresa por el cabezal de impresión. Usualmente es de alrededor de 12.5 MHZ por pulgada, dando velocidades de impresión entre 4 y 8 ppm para texto blanco y negro y de 2 a 4 ppm para texto color y gráficos. 4.3.2.1.5 Tecnología Piezoeléctrica La tecnología piezoeléctrica es una estrategia alternativa, desarrollada por Epson, a la tecnología bubble jet o térmica. Los cristales piezoeléctricos tienen una propiedad única y singular. Si se aplica una fuerza física en ellos, pueden generar una carga eléctrica. El proceso también funciona a la inversa: aplique una carga eléctrica al cristal y podrá hacer que se mueva, creando una fuerza mecánica. La cabeza de impresión de una impresora de inyección de tinta piezoeléctrica utiliza un cristal en la parte posterior de un diminuto depósito de tinta. Una corriente se aplica al cristal, lo que lo atrae hacia adentro. Cuando la corriente se interrumpe, el cristal regresa a su posición original, y una pequeña cantidad FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 162 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q de tinta sale por la boquilla. Cuando la corriente se reanuda, atrae al cristal hacia atrás y lanza la siguiente gota. Esta estrategia tiene algunas ventajas. Las cabezas de impresión piezoeléctricas pueden utilizar tinta que se seca con mayor rapidez y pigmentos Funcionamiento de tecnología piezoeléc trica. la que podrían dañarse con las temperaturas en una cabeza térmica. Asimismo, como un cabezal piezoeléctrico está integrado a la impresora, sólo se necesita reemplazar el cartucho de tinta. (las impresoras térmicas incluyen las boquillas en cada cartucho de tinta, lo que incrementa el costo del cartucho y, por lo tanto, el costo por página.) El inconveniente es que si una cabeza piezoeléctrica se daña o atora, es necesario reparar la impresora. Cabezal Piezoeléctrico Las últimas impresoras más importantes de Epson tienen cabezales de tinta negra con 128 boquillas y cabezales color (CMY) con 192 boquillas (64 para FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 163 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas cada color) logrando una resolución de 720 dpi. U.T.E.Q Como el proceso piezoeléctrico puede producir puntos pequeños y perfectamente formados con gran eficacia, Epson puede ofrecer una resolución aumentada de 1440 x 720 dpi. Esto es logrado por el cabezal haciendo dos pasadas, con una consecuente reducción en la velocidad de impresión. Las tintas que Epson ha desarrollado para aprovechar esta tecnología son extremadamente rápidas para secarse, penetran el papel y mantienen su forma haciendo que los puntos interactúen unos con otros. El resultado es muy buena calidad fotográfica especialmente con el papel adecuado. El costo oculto La tendencia más marcada de todas en el mercado de las impresoras de inyección de tinta quizá no esté relacionada con las impresoras: la atención se centra en el aspecto de los artículos de repuesto, ya que los usuarios caseros y de negocios notan que todos esos magníficos colores tienen su precio. En la actualidad, los fabricantes de impresoras siguen un modelo parecido al que sigue el negocio de las máquinas de afeitar: márgenes angostos en el área del hardware para lograr que los clientes regresen a comprar consumibles. Por lo regular, los fabricantes tienen márgenes brutos mucho más altos sobre los consumibles (tinta y papel) que sobre las impresoras. Por ejemplo Hewlett-Packard tiene un margen bruto de 67% sobre los artículos de repuesto para impresoras de inyección de tinta; el doble del margen del 33% para toda la compañía, según un artículo que publicó Business Week el año pasado. Aunque los artículos de repuesto para impresoras de inyección de tinta representan sólo el 5% de las ganancias de la compañía, las ventas de estos consumibles producen un sorprendente 25% del total de las utilidades. Así el costo de una página a colores típica se eleva aproximadamente a $ 0.15 o $ 0.20. Y los $ 0.04 por página de los documentos de texto sencillo hacen que cuesten más del doble que una impresión en láser. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 164 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Existen alternativas para las tintas y el papel de marca, y otros proveedores están ansiosos de compartir el mercado. Algunos ofrecen cartuchos que se vuelven a llenar o a fabricar con ahorros considerables. Los cartuchos del fabricante para una Epson Stylus Color se venden en aproximadamente $ 30.00 los de tinta y los de color, pero los cartuchos de otras compañías están disponibles por sólo $ 12.00 los de color y $ 8.00 los de tinta negra. Si está dispuesto a correr el riesgo de teñirse los dedos, puede comprar un estuche de $ 50.00 que rellena cartuchos para la HP DeskJet 600 (cinco veces los de tinta negra, y ocho veces cada uno de los cartuchos de tinta de los tres colores que maneja). Pero los fabricantes de impresoras se apresuran a señalar que no aceptan esos sustitutos. Hacen notar que los cabezales de impresión, las fórmulas de las tintas y el papel están diseñados para trabajar en conjunto, a fin de producir la mejor impresión y obtener una vida lo más larga posible de la cabeza de impresión. Los cartuchos de tinta que se vuelven a fabricar pueden romperse, y la fórmula de tinta equivocada puede causar obstrucciones. Peor aún, si su impresora tiene un problema debido a un cartucho de otra compañía, el fabricante tiene la opción de invalidar la garantía. Aún así, los otros fabricantes encuentran un mercado, y los fabricantes originales ya sienten la presión de los costos más bajos. Impresoras de un cartucho Muchas de las impresoras más baratas tienen espacio para sólo un cartucho. Se puede usar un cartucho de tinta negra para impresión monocromática, o un cartucho de tinta CMY para impresión a color, pero no se puede usarlos a ambos al mismo tiempo. Esto hace una gran diferencia en la operación de la impresora. Cada vez que se quiera cambiar de blanco y negro a color, se debe físicamente cambiar los cartuchos. Cuando se usa negro en una página a FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 165 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Cartuchos de impresión CMY (cian, magenta, amarillo) y negro. color, éste estará hecho con los tres colores lo que dará como resultado un insatisfactorio verde oscuro o gris usualmente conocido como negro compuesto. De todas maneras, el negro compuesto producido por las impresoras actuales es mucho mejor que lo que era hace unos pocos años, a causa del continuo avance en la química de las tintas. 4.3.2.1.6 Impresoras láser En la década del 80 predominaron las impresoras matriciales y las láser. La impresora láser fue introducida por Hewlett-Packard en 1984, basada en tecnología desarrollada por Canon. La impresora de láser trabaja manera similar a una fotocopiadora, la diferencia es la fuente de luz. Con una fotocopiadora una página es escaneada con una luz brillante, mientras que en una impresora láser es escaneada, obviamente, por un láser. Después de eso el proceso es prácticamente idéntico, con la luz creando una imagen electroestática de la página en un fotorreceptor cargado, que atrae el tóner en la forma de su carga electroestática. Las impresoras láser rápidamente se volvieron populares tanto por la alta calidad de su impresión, como por sus costos relativamente bajos. Como el mercado de las impresoras láser se ha desarrollado, la competencia entre los fabricantes se ha vuelto cada vez más feroz, con los precios cada vez más bajos y llegando a una resolución de 600 dpi como estándar, además de FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 166 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q fabricar impresoras cada vez más pequeñas y con más prestaciones para el usuario hogareño. Las impresoras láser tienen unas cuantas ventajas sobre sus rivales de inyección a tinta. Producen texto en blanco y negro de calidad superior, tienen un ciclo de trabajo de más páginas por mes y un costo más bajo por página. Así que si una oficina necesita una impresora para una carga de trabajo importante, las impresoras láser son la mejor opción. Considerando lo que sucede dentro de una impresora láser, es sorprendente lo que puede ser producido con poco dinero. De muchas formas, los componentes que la forman son bastante más sofisticados que los que se encuentran en una computadora. El RIP (Raster Image Processor) puede usar un procesador avanzado RISC. La ingeniería de los soportes de los espejos es muy avanzado, además realiza la impresión sin producir prácticamente ningún sonido. El llevar la imagen desde la pantalla de la PC hasta el papel, requiere una interesante mezcla de codificación, electrónica, óptica, mecánica y química. Comunicación Una impresora láser necesita tener toda la información acerca de la página en su memoria antes de que pueda empezar a imprimir. Como una imagen es comunicada desde la memoria de la PC hasta una impresora láser depende del tipo de impresora que esté siendo usada. La solución menos sofisticada es la transferencia de una imagen bitmap. En este caso no hay mucho que la computadora pueda hacer para mejorar la calidad, así que mandar punto por punto es todo lo que puede hacer. De todas maneras, si el sistema sabe más acerca de la imagen que puede mostrar en la pantalla, hay mejores maneras de comunicar los datos. Una hoja estándar A4 mide 8.5 pulgadas de ancho por 11 de alto. A 300 dpi, eso es más de 8 millones de puntos comparados con los 800.000 pixeles en una pantalla de 1024 x 768. Hay un obvio espacio para una imagen más exacta en FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 167 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q el papel, incluso más a 600 dpi, donde la página puede tener 33 millones de puntos. La mejor manera en que la calidad puede ser mejorada es enviando una descripción de la página conteniendo información vectorial outline y permitiendo a la impresora de hacer el mejor uso posible de ésta. Si a la impresora se le dice que dibuje una línea de un punto a otro, puede usar el principio de geometría básico que dice que una línea tiene longitud, pero no ancho, y dibujar esa línea de un punto de ancho. Lo mismo sucede con las curvas que pueden ser tan finas como la resolución de la impresora permita. La idea es que una simple descripción de la página puede ser enviada hacia cualquier dispositivo adecuado, la cual subsecuentemente la imprimirá según su capacidad. De aquí el muy usado término de dispositivo independiente. Los caracteres del texto están hechos de líneas y curvas, así que pueden ser manejados de la misma manera, pero la mejor solución es usar una forma de fuente predescrita, como True Type o Type 1. Además de la ubicación precisa, el lenguaje de descripción de página (PDL) puede tomar la forma de una fuente y manipularla a escala, rotarla, etc. Hay una ventaja adicional de sólo requerir un archivo por fuente en oposición a un archivo por cada tamaño del punto. Teniendo outlines predefinidos para las fuentes, se permite a la computadora enviar una cantidad pequeña de información - un byte por carácter - y producir texto en cualquiera de los diferentes estilos y tamaños de fuentes. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 168 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Funcionamiento de una impresora láser Operación Cuando la imagen a ser impresa es comunicada a través de un lenguaje de descripción de página, el primer trabajo de la impresora es convertir las instrucciones en un mapa de bits. Esto es hecho por el procesador interno de la impresora, y el resultado es una imagen (en memoria) de cada punto que será ubicado en el papel. Los modelos designados como Windows printers no tienen sus propios procesadores, así que la PC anfitrión crea el mapa de bits, grabándola directamente en la memoria de la impresora. El corazón de una impresora láser es un pequeño tambor rodante - el cartucho orgánico fotoconductor (OPC) - con un revestimiento que le permite mantener una carga electrostática. Un láser recorre la superficie del tambor, colocando selectivamente puntos de carga positiva, que representarán la imagen de salida. El tamaño del tambor es el mismo que el del papel en el cual la imagen aparecerá, cada punto en el tambor correspondiendo a un punto en la hoja de papel. En el momento apropiado, el papel es pasado a través de un cable cargado eléctricamente que deposita una carga negativa en él. En las verdaderas impresoras láser, la carga selectiva es hecha por las interrupciones on y off del láser durante el escaneo del tambor, utilizando un complejo sistema de espejos y lentes giratorios. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION Estos espejos giran 169 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q increíblemente rápido y en sincronización con las interrupciones del láser. Una impresora láser típica, puede perfectamente realizar millones de interrupciones cada segundo. Dentro de la impresora, el tambor rota para construir una línea horizontal por vez. Claramente, esto tiene que ser hecho de una manera muy eficiente. Cuanto más pequeña la rotación, más alta será la resolución de la página. La rotación de una impresora láser moderna es típicamente 1/600 de pulgada, dando 600 dpi de resolución vertical. De manera similar, cuanto más rápidas sean las interrupciones on y off del láser, más alta será la resolución horizontal. Mientras el tambor rota para presentar el área próxima para el tratamiento con el láser, el área escrita se mueve hacia el tóner. El tóner es un polvo negro muy fino negativamente cargado, lo que causa que sea atraído hacia los puntos con cargas positivas en la superficie del tambor. Así, después de una rotación completa, la superficie del tambor contiene toda la imagen a imprimirse en la página. Una hoja de papel (cargado positivamente) luego entra en contacto con el tambor, alimentado por una serie de engranajes lisos. Mientras completa su rotación va tomando el tóner del tambor a causa de su atracción magnética, transfiriendo así la imagen al papel. Las áreas del tambor cargadas negativamente no atraen el tóner, lo que resulta en las áreas blancas de la impresión. El tóner está especialmente diseñado para derretirse muy rápidamente, y un fuser (o fusionador) aplica calor y presión al papel para hacer que el tóner se adhiera permanentemente. Por esto es que el papel sale de una impresora láser caliente al tacto. La etapa final es limpiar el tambor de algún remanente de tóner, para poder comenzar el ciclo de nuevo. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 170 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Hay dos formas de limpieza, físico y eléctrico. Con el primero el toner que no ha sido transferido a la página es mecánicamente quitado de la página, y un colector de tóner de desperdicio lo deposita en un compartimiento. La limpieza eléctrica consiste en cubrir al tambor con una carga eléctrica uniforme, permitiendo que el láser pueda escribir de nuevo. Esto es hecho por un elemento eléctrico llamado cable corona. Ambos elementos, tanto el pad que limpia el tambor como el cable corona, necesitan ser cambiados regularmente. Muchas de las llamadas impresoras láser son actualmente del tipo LED. Estas impresoras LED son una alternativa más barata que las láser convencionales. El láser y los espejos son reemplazados por una línea fija de LEDs. A 300 dpi una impresora de este tipo tiene 300 LEDs por pulgada, a lo ancho de la página. La ventaja de este tipo de impresoras es, obviamente, el precio, porque la línea fija de LEDs la hacen más barata que una verdadera láser, que tiene muchas partes móviles. La desventaja tiene que ver con la calidad de impresión, porque la resolución horizontal es absolutamente fija, y no pueden aplicarse actualizaciones como en las verdaderas láser. Las impresoras LCD trabajan con un principio similar, usando un panel de cristal líquido como fuente de luz. Láser color Las impresoras láser son usualmente dispositivos monocromáticos, pero como la mayoría de las tecnologías monocromáticas, puede ser adaptada al color. Cualquier color puede ser hecho por una combinación de cian, magenta, y amarillo, realizando cuatro pasadas a través del proceso electro-fotográfico, generalmente ubicando los tóners en la página uno a la vez, o construyendo la imagen a cuatro colores en una superficie intermedia de transferencia. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 171 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q La mayoría de las impresoras láser tienen una resolución nativa de 600 o 1200 dpi. Un modo a más baja resolución puede obtenerse variando la intensidad de sus spots láser o LED, pero logra puntos de tóner multinivel más rústicos, resultando más una mezcla de impresión contone y medio tono que de tono continuo. La velocidad promedio varía entre 3 y 5 ppm en color y 12 a 14 ppm en monocromo. Un área clave del desarrollo, en la que la impresora LED de Lexmark ha sido pionera, es la de incrementar la velocidad de impresión a color hasta el nivel de las blanco y negro, mediante el procesamiento simultáneo de los cuatro tóners y logrando así imprimir en una sola pasada. La Optra Colour 1200N de Lexmark logra esto mediante un procesamiento completamente separado de los colores. La compactación que surge del uso de las series de LEDs, permite que la parafernalia asociada con una unidad de imagen láser pueda ser construida con cuatro cabezales de impresión. Los cartuchos de tóner CMY y K son colocados en el sendero de papel y cada unidad tiene su propio tambor fotoconductivo. Por encima de cada unidad hay cuatro series de LEDs - de nuevo, una por cada color -. Los datos pueden ser enviados a las cuatro cabezas simultáneamente. El proceso comienza por el magenta y pasa a través del cian y amarillo, con el negro siendo colocado último. Aparte de su velocidad, una de las ventajas principales de las láser color es la durabilidad de sus impresiones. Porque el tóner es fundido en el papel, en vez de absorbido por éste, como en las impresoras de inyección de tinta. INYECCION DE TINTA FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 172 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Hoy son las reinas indiscutibles en el terreno domestico, Su funcionamiento se basa en la expulsión de gotas de tinta líquida a través de unos inyectores que impactan en el papel formando los puntos necesarios para la realización de gráficos y textos. 4.3.2.1.7 IMPRESORAS PLOTTER Se trata de unos aparatos destinados a la impresión de planos para proyectos de arquitectura o ingeniería, por lo que trabajan con enormes formatos. 4.3.2.1.8 IMPRESORAS PARA FOTOS FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 173 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q La calidad de estas impresoras suele ser tal, que muchas veces el resultado es indistinguible de una copia fotográfica tradicional. 4.3.2.2 MONITORES El monitor es uno de los principales dispositivos de salida de una computadora (mini, micro, etc) por lo cual podemos decir que nos permite visualizar tanto la información introducida por el usuario como la devuelta por un proceso computacional. La tecnología de estos periféricos ha evolucionado mucho desde la aparición de las PC, desde los “viejos computadora de fósforo verde” hasta los “nuevos de plasma”. Pero de manera mucho más lenta que otros componentes, como microprocesadores, motherboards, etc. Sus configuraciones y prestaciones han ido evolucionando según las necesidades de los usuarios a partir de la utilización de aplicaciones mas sofisticadas como el diseño asistido por computadora (CAD/CAM) o el aumento del tiempo de estancia delante de la pantalla que se ha solventado aumentando el tamaño de la pantalla y la calidad de la visión. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 174 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q No nos tenemos de olvidar que parte fundamental de la gráfica integral de la computadora está dada por la combinación del monitor más una placa gráfica que se adapte a las características del monitor seleccionado. El éxito de los notebooks ha hecho que las pantallas de LCD se hayan convertido en opciones válidas. Pero todavía no son accesibles para el usuario argentino debido a que los precios de las pantallas planas de buena calidad son onerosas respecto a las de tubos convencionales de similares prestaciones. Las firmas que nos proveen de estos periféricos nos afirman que están en constante investigación ensayando nuevas tecnologías integrando materiales más nobles y de mayor versatilidad puesta a favor de la confortabilidad del usuario. Algunos ejemplos de estos nuevos desarrollos los nombraremos en el presente trabajo. La evolución creciente de los periféricos de salida apunta a que los computadora de tecnología de tubos de rayos catódicos decaigan frente a las tecnologías nuevas, en principio frente a las de LCD, y plasma. Evidentemente esto último no solo por cuestión de tamaño, (un monitor de LCD puede caber en un tercio del espacio del ocupado por uno de Tubo de rayos catódicos, y pesa bastante menos, a esto le tenemos que sumar que estos últimos consumen mucha más energía que los primeros y que estos carecen de los problemas de convergencia, enfoque y geometría de los CRT. Por lo expuesto está claro que el monitor es uno de los periféricos más importante de la computadora, ya que nos proporciona los datos de salida. Como nombramos anteriormente la velocidad de la evolución de estos no esta tan rápido como la de otros componentes y su compatibilidad es muy alta entre otros. Por tal motivo pensando en el uso que se le va a dar elegir un monitor de acuerdo al uso es una elección a largo plazo. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 175 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Para ello el presente trabajo presenta las distintas tecnologías que puede encontrar el usuario en el mercado y tiene como objetivo servir y/o acompañar una buena elección, describir de manera global los distintos tipos de tecnologías y las presentaciones gráficas de los computadora actuales haciendo hincapié en la funcionalidad, no abordando la complejidad electrónica de los mismos. Adicionalmente se podrá observar evolución y distintas prestaciones de las tecnologías LCD , CRT y Plasma, por mencionar algunos. MONITORES TTL Cuando IBM desarrollo la plataforma PC, le incluyó un monitor independiente. Superando así a las microcomputadoras de la época que utilizaban un televisor convencional para el despliegue de datos. Estos monitores solo expiden puntos brillantes de una sola tonalidad que pueden ser verde o azul dependiendo del color de los puntos de fósforos de la pantalla. MONITORES CGA El desarrollo tecnológico del software obligo a superar las capacidades graficas que proporcionaba una pantalla grafica en modo texto, por lo cual IBM diseño el nuevo tipo de monitor al que llamo CGA (Adaptador Grafico de Computadoras) MONITORES EGA A mediado de la década de los años 80’s la industria de programas había crecido a niveles insospechables por lo que se requirieron capacidades graficas superiores a las que suministraba el estándar CGA A l diseñar una nueva interface de expedición de datos acorde a las necesidades de los fabricantes de software surgio el monitor tipo EGA (Adaptador Grafico Mejorado FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 176 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Resolución (resolution) Mayor resolución = Mejor calidad de la imagen CAD Ta 14" L a 15" res 17" 19" olu 21" Resolució 1024x768 1024x768 1280x102 1600x120 1600x120 OFIMÁTICA Resoluci 640x480 800x600 1024x768 1152x864 1280x102 ció n est á est rec hamente relacionada con el número de colores presentados, relacionado todo ello con la cantidad de memoria de la tarjeta gráfica CONTROLES Controles digitales es más frecuente. Nota: No debe ser determinante a la hora de elegir un monitor. Característica común de los Controles digitales: Son los controles OSD (On Screen Control, controles en pantalla). Nota: Son útiles, pero en absoluto imprescindibles Los controles imprescindibles son: Tamaño de la imagen (vertical y horizontal), Posición de la imagen, tono y brillo. Efecto barril (para mantener rectos los bordes de la imagen), control trapezoidal (para mantenerla rectangular) y degauss magnético o desmagnetización FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 177 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q CONEXIONES Típico conector mini D-sub de 15 pines En monitores de 17" o más deben existir además conectores BNC, (Ventaja de separar los tres colores básicos). Hoy en día algunos monitores pueden incorporar una bahía USB, para la conexión de este tipo de periféricos PANTALLAS PORTÁTILES Se basan en tecnologías de cristal líquido (LCD), No emiten en absoluto radiaciones electromagnéticas dañinas, por lo que la fatiga visual y los posibles problemas oculares se reducen. Por lo demás, en todos los casos las imágenes se ven mejor de frente que de lado MONITORES CRT El monitor esta basado en un elemento CRT (Catode Ray Tube, Tubo de Rayos Catódicos), los actuales monitores, controlados por un microprocesador para almacenar muy diferentes formatos, así como corregir las eventuales distorsiones, y con capacidad de presentar 1280x1024 o hasta 1600x1200 puntos en pantalla, son elementos complejos. Los monitores CRT emplean tubos cortos, pero con la particularidad de disponer de una pantalla completamente plana. Tarjeta gráfica ó tarjeta de video ó adaptador de video: Es el elemento Hardware que se encarga de controlar la información que aparece en la pantalla del monitor. Genera la señal de sincronización horizontal y vertical y la señal que lleva el contenido de la memoria RAM de video a la pantalla. Todo monitor necesita ser controlado por una tarjeta gráfica. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 178 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q El encargado de colocar en la memoria de video los datos procedentes de la aplicación que está ejecutándose es el microprocesador, este se encarga de convertirlos en información y que sean representados a través del monitor, gracias a la intervención de un programa residente llamado controlador o DRIVER. Las tarjetas gráficas se instalan sobre la placa base. Es conveniente saber que el modificar las características de una tarjeta gráfica influye en el monitor y viceversa ya que son considerados como un todo. Las tarjetas gráficas también han ido evolucionando con el paso de los años, primero fueron las EGA, VGA y ahora y ya desde algunos años las SuperVGA. La tarjeta EGA Enchanced Graphics Adapter (EGA). Se trata de una tarjeta gráfica superior a la CGA. En el modo texto ofrece una resolución de 14x18 puntos y en el modo gráfico dos resoluciones diferentes de 640x200 y 640x350 a 4 bits, lo que da como resultado una paleta de 16 colores, siempre y cuando la tarjeta esté equipada con 256KB de memoria de video RAM. La tarjeta VGA La video Graphics Adapter (VGA) significó la aparición de un nuevo estándar del mercado. Esta tarjeta ofrece una paleta de 256 colores, dando como resultado imágenes de colores mucho más vivos. Las primeras VGA contaban con 256KB de memoria y solo podían alcanzar una resolución de 320x200 puntos con la cantidad de colores mencionados anteriormente. Primero la cantidad de memoria video RAM se amplió a 512KB, y más tarde a 1024KB, gracias a ésta ampliación es posible conseguir una resolución de, por ejemplo, 1024x768 píxeles con 8 bits de color. En el modo texto la VGA tiene una resolución de 720x400 píxeles, además posee un refresco de pantalla de 60HZ, y con 16 colores soporta hasta 640X480 puntos. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 179 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q La tarjeta SVGA La tarjeta SVGA (Super Video Graphics Adapter) contiene conjuntos de chips de uso especial, y más memoria, lo que aumenta la cantidad de colores y la resolución. El acelerador gráfico La primera solución que se encontró para aumentar la velocidad de proceso de los gráficos consistió en proveer a la tarjeta gráfica de un circuito especial denominado acelerador gráfico. El acelerador gráfico se encarga de realizar una serie de funciones relacionadas con la presentación de gráficos en la pantalla, que de otro modo, tendría que realizar el procesador. De esta manera, le quita tareas de encima a este último, y así se puede dedicar casi exclusivamente al proceso de datos. La velocidad con que se ejecutan las aplicaciones basadas en Windows para el manejo de gráficos se incrementa muy notablemente, llegando al punto (con algunas placas) de no necesitar optimizar la CPU. El estándar hoy día está dado por los aceleradores gráficos de 64 bits. También, aunque no tan comunes, hay aceleradores gráficos de 128 bits. El coprocesador gráfico Posteriormente, para lograr una mayor velocidad se comenzaron a instalar en las tarjetas de video otros circuitos especializados en el proceso de comandos FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 180 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q gráficos, llamados coprocesadores gráficos. Se encuentran especializados en la ejecución de una serie de instrucciones específicas de generación de gráficos. En muchas ocasiones el coprocesador se encarga de la gestión del ratón (mouse) y de las operaciones tales como la realización de ampliaciones de pantalla. Aceleradores gráficos 3D Los gráficos en tres dimensiones son una representación gráfica de una escena o un objeto a lo largo de tres ejes de referencia, X, Y, Z, que marcan el ancho, el alto y la profundidad de ese gráfico. Para manejar un gráfico tridimensional, éste se divide en una serie de puntos o vértices, en forma de coordenadas, que se almacenan en la memoria RAM. Para que ese objeto pueda ser dibujado en un monitor de tan sólo dos dimensiones (ancho y alto), debe pasar por un proceso que se llama renderización. Renderización La renderización se encarga de modelar los píxeles (puntos), dependiendo de su posición en el espacio y su tamaño. También rellena el objeto, que previamente ha sido almacenado como un conjunto de vértices. Para llevar a cabo ésta tarea, se agrupan los vértices de tres en tres, hasta transformar el objeto en un conjunto de triángulos. Estos procesos son llevados a cabo entre el microprocesador y el acelerador gráfico. Normalmente, el microprocesador se encarga del procesamiento geométrico, mientras que el acelerador gráfico del rendering. En pocas palabras, el microprocesador genera el objeto, y el acelerador gráfico lo "pinta". El gran problema que enfrenta el microprocesador es que al construir los objetos 3D a base de polígonos, cuanto más curvados e irregulares se tornan los bordes del objeto, mayor es la cantidad de polígonos que se necesitan para aproximarse a su contextura. El problema es aún peor si además dicho objeto debe moverse, con lo cuál hay que generarlo varias decenas de veces en un lapso de pocos segundos. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 181 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Tipos de memorias que se usan en las tarjetas de video: La memoria usada en una tarjeta de video es un elemento extremadamente importante, ya que afecta la performance del producto en cuanto a alta resolución y cantidad de colores se refiere. Tipos de monitores, caracterización por colores: Monocromáticos: Sin color. Cromáticos : Con color Monitores color: Las pantallas de estos monitores están formadas internamente por tres capas de material de fósforo, una por cada color básico (rojo, verde y azul). También consta de tres cañones de electrones, e, igual que las capas de fósforo, hay uno por cada color. Para formar un color en pantalla que no sea ninguno de los colores básicos, se combinan las intensidades de los haces de electrones de los tres colores básicos. Monitores monocromáticos: Muestra por pantalla un solo color: negro sobre blanco o ámbar, o verde sobre negro. Uno de estos monitores con una res olución equivalente a la de un monitor color, si es de buena calidad, generalmente es más nítido y más legible. Funcionamiento de un monitor CRT En la parte trasera del tubo encontramos la rejilla catódica, que envía electrones a la superficie interna del tubo. Estos electrones al estrellarse sobre el fósforo hacen que éste se ilumine. Un CRT es básicamente un tubo de vacío con un cátodo (el emisor del haz electrónico) y un ánodo (la pantalla recubierta de fósforo) que permite a los electrones viajar desde el terminal negativo (cátodo) al positivo(ánodo). El yugo del monitor, una bobina magnética, desvía FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 182 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q la emisión de electrones repartiéndolo por la pantalla, para "pintar" las diversas líneas que forman un cuadro o imagen completa. La electrónica interna debe estar preparada para compensar las diferencias de "trazado" en los bordes respecto al centro, producidas por la mayor desviación del haz. Los monitores monocromos utilizan un solo haz electrónico y un único tipo de fósforo, pero los monitores en de color emplean tres haces, y fósforo de tres colores distribuido por tríadas. Cada haz controla uno de los colores básicos: rojo, azul y verde sobre los puntos correspondientes de la pantalla. Los tres haces son modulados, activados y desactivados, para producir los diferentes colores. Los haces y los puntos de color están alineados axialmente sobre una línea vertical, lo que produce un control más preciso. A medida que mejora la tecnología de los monitores, la separación entre puntos disminuye y aumenta la resolución en pantalla (la separación entre puntos oscila entre 0,25mm y 0,31mm.). Los avances en los materiales de la máscara y las mejoras en el diseño del haz de electrones, producirán monitores de mayor nitidez y contraste, es decir, mejor y más detallada presentación. El fósforo utilizado en un monitor se caracteriza por su persistencia, esto es, el periodo que transcurre desde que es excitado(brillante) hasta que se vuelve inactivo (oscuro.) Categorías de persistencia del fósforo son: FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 183 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Corta Media-corta Media Media-larga Larga Los antiguos monitores de tipo monocromo utilizaban fósforo de persistencia media-alta, que mantenía el brillo de cada punto durante bastante tiempo tras cesar de emitir el haz electrónico. El cambio en la imagen de pantalla, por ejemplo un desplazamiento hacia arriba, dejaba una imagen de la sombra de la imagen previa sobre el tubo. Era como una estela que dejaban los puntos al moverse por la pantalla. Los monitores de color actuales utilizan fósforo con persistencia media-baja, con lo que permiten que la imagen cambie rápidamente si dejar sombras. Caracteristicas importantes de monitores crt El refresco de pantalla El refresco es el número de veces que se dibuja la pantalla por segundo. Evidentemente, cuanto mayor sea la cantidad de veces que se refresque, menos se nos cansará la vista y trabajaremos más cómodos y con menos problemas visuales. La velocidad de refresco se mide en hertzios (Hz. 1/segundo), así que 70 Hz significa que la pantalla se dibuja cada 1/70 de segundo, o 70 veces por segundo. Para trabajar cómodamente necesitaremos esos 70 Hz. Para trabajar ergonómicamente, o sea, con el mínimo de fatiga visual, 80 Hz o más. El mínimo son 60 Hz; por debajo de esta cifra los ojos sufren demasiado, y unos minutos bastan para empezar a sentir escozor o incluso un pequeño dolor de cabeza. Antiguamente se usaba una técnica denominada entrelazado, que consiste en que la pantalla se dibuja en dos pasadas, primero las líneas impares y luego las pares, por lo que 70 Hz. entrelazados equivale a poco más de 35 sin entrelazar, lo que cansa la vista increíblemente. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 184 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q La frecuencia máxima de refresco del monitor se ve limitada por la resolución del monitor. Esta última decide el número de líneas o filas de la máscara de la pantalla y el resultado que se obtiene del número de filas de un monitor y de su frecuencia de exploración vertical (o barrido, o refresco) es la frecuencia de exploración horizontal; esto es el número de veces por segundo que el haz de electrones debe desplazarse de izquierda a derecha de la pantalla. Por consiguiente, un monitor con una resolución de 480 líneas y una frecuencia de exploración vertical de 70Hz presenta una frecuencia de exploración horizontal de 480 x 70, o 33,6 kHz. En este caso, el haz de electrones debe explorar 33600 líneas por segundo. Quien proporciona estos refrescos es la tarjeta gráfica, pero quien debe presentarlos es el monitor. Si ponemos un refresco de pantalla que el monitor no soporta podríamos dañarlo, por lo que debemos conocer sus capacidades a fondo. También hay que tener claro que la tarjeta de video debe ser capaz de proporcionar una cierta cantidad de refrescos por segundo, ya que de no ser así, de nada nos servirá que el monitor los soporte. Resolución Se denomina resolución de pantalla a la cantidad de píxeles que se pueden ubicar en un determinado modo de pantalla. Estos píxeles están a su vez distribuidos entre el total de horizontales y el de verticales. Todos los monitores pueden trabajar con múltiples modos, pero dependiendo del tamaño del monitor, unos nos serán más útiles que otros. Un monitor cuya resolución máxima sea de 1024x768 píxeles puede representar hasta 768 líneas horizontales de 1024 píxeles cada una, probablemente además de otras resoluciones inferiores, como 640x480 u 800x600. Cuanto mayor sea la resolución de un monitor, mejor será la calidad de la imagen en pantalla, y mayor será la calidad (y por consiguiente el precio) del monitor. La resolución debe ser apropiada además al tamaño del monitor; es normal que un monitor de 14" ó 15" nos ofrezca 1280x1024 píxeles, mientras que es el mínimo exigible a uno de 17" o superior. Hay que decir que aunque se disponga de un monitor FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 185 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q que trabaje a una resolución de 1024x768 píxeles, si la tarjeta gráfica instalada es VGA (640x480) la resolución de nuestro sistema será esta última. Tipos de monitores por resoluciones: TTL : Solo se ve texto, generalmente son verdes o ámbar. CGA : Son de colores 4 máximo o ámbar o verde, son lo primeros monitores gráficos con una resolución de 200 x 400 hasta 400 x 600. EGA : Monitores a colores 16 máximo o tonos de gris, con resoluciones de 400 x 600, 600 x 800. VGA : Monitores a colores 32 bits de color verdadero o en tonos de gris, pasten de 600 x 800, 800 x 1200. SVGA : Conocidos como super vga que incrementan la resolución y la cantidad de colores de 32 a 64 bits de color verdadero, 600 x 400 a 1600 x 1800. UVGA : No varia mucho del super vga, solo incrementa la resolución 1800 x 2000. XGA : Son monitores de alta resolución, especiales para diseño, su capacidad gráfica es muy buena, además la cantidad de colores es mayor. Tamaño El tamaño de los monitores CRT se mide en pulgadas, al igual que los televisores. Hay que tener en cuenta que lo que se mide es la longitud de la diagonal, y que además estamos hablando de tamaño de tubo, ya que el tamaño aprovechable siempre es menor. Radiación El monitor es un dispositivo que pone en riesgo la visión del usuario. Los monitores producen radiación electromagnética no ionizante (EMR). Hay un ancho de banda de frecuencia que oscila entre la baja frecuencia extrema (ELF) y la muy baja frecuencia, que ha producido un debate a escala mundial de los altos tiempos de exposición a dichas emisiones por parte de los usuarios. Los monitores que ostentan las siglas MPRII cumplen con las normas de radiación toleradas fuera de los ámbitos de discusión. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 186 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Foco y Convergencia De ellos depende la fatiga visual y la calidad del texto y de las imágenes. El foco se refiere especialmente a la definición que hay entre lo claro y lo oscuro. La convergencia es lo mismo que el foco, pero se refiere a la definición de los colores del tubo. La convergencia deberá ser ajustada cuando los haces de electrones disparados por los cañones no estén alineados correctamente. Importante La ventaja clave en la tecnología CRT, es su bajo costo de compra. El CRT es la opción adecuada en aplicaciones de ultra alta resolución, tales como imágenes médicas. El ángulo de observación del CRT es mayor al de un monitor plano, el CRT es preferible para aplicaciones donde múltiples usuarios estarán observando el monitor desde distintos ángulos. Un CRT es además ideal para mostrar video en movimiento completo (full-motion video). La pantalla CRT soporta la tecnología accutouch, intellitouch e iTouch. LCD - (Liquid Crystal Display) La tecnología LCD es, hoy en día, una de las más pujantes y que más rápidamente evoluciona mejorándose continuamente. Un poco de historia, aunque la tecnología que los cristales líquidos es relativamente reciente, parte de las curiosas propiedades de los cristales líquidos ya fueron observadas en 1888 por el botánico austriaco Friedrich Reinitzer mientras experimentaba con una sustancia similar al colesterol (benzotato de colesterol). Esta sustancia permanecía turbia a temperatura ambiente y se aclaraba según se calentaba; al enfriarse más y más azulado se tornaba de color hasta solidificarse y volverse opaca. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 187 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Este efecto pasó desapercibido hasta que la compañía RCA aprovechó sus propiedades para crear el primer prototipo de visualizador LCD. A partir de ese momento el desarrollo y aplicación de estos dispositivos ha sido y es espectacular. Funcionamiento El fenómeno de LCD esta basado en la existencia de algunas sustancias que se encuentran en estado sólido y liquido simultáneamente, con lo que las moléculas que las forman tienen una capacidad de movimiento elevado, como en los líquidos, presentando además una tendencia a ordenarse en el espacio de una forma similar a los cuerpos sólidos cristalinos. El Display o visualizador LCD esta formado por una capa muy delgada de cristal liquido, del orden de 20 micras (1 micra = 0.001 milímetros) encerrada entre dos superficies planas de vidrio sobre las que están aplicados una vidrios polarizados ópticos que solo permiten la transmisión de la luz según el plano horizontal y vertical. El nombre cristal líquido es en sí mismo extraño y contradictorio. Normalmente entendemos a los cristales como algo sólido, y todo lo contrario para un líquido, aunque ambos puedan ser transparentes a la luz. Pues bien y por extraño que parezca, existen sustancias que tienen ambas características. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 188 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Cristal líquido, sustancia que se comporta al mismo tiempo como un líquido y como un sólido. Las moléculas de un cristal líquido pueden desplazarse unas respecto a otras con bastante facilidad, de forma semejante a las de un líquido. Sin embargo, todas las moléculas de un cristal líquido tienden a estar orientadas del mismo modo, algo similar a la estructura molecular de un cristal sólido. Los cristales líquidos sólo mantienen su doble naturaleza sólida y líquida en un determinado rango de temperaturas y presiones. A temperaturas lo bastante altas o presiones lo bastante bajas, el orden de la orientación da paso a las rotaciones moleculares aleatorias, con lo que el cristal líquido se convierte en un líquido normal. Cuando la temperatura es lo bastante baja o la presión es lo bastante alta, las moléculas de un cristal líquido ya no pueden desplazarse entre sí con facilidad, y el cristal líquido pasa a ser un sólido normal. Entre las muchas clases de cristal líquido están las fases nemática y colestérica y las distintas fases esmécticas, caracterizadas por una determinada colocación de las moléculas. Muchas veces es posible manipular las propiedades ópticas de un cristal líquido sometiéndolo a un campo magnético o eléctrico que cambia la orientación de sus moléculas. Por ejemplo, cuando se les aplica un campo eléctrico pequeño, algunos cristales líquidos pasan de ser claros a ser opacos, o adquieren la capacidad de girar la luz polarizada . Este tipo de cristales líquidos se emplean en las pantallas de relojes digitales, calculadoras, televisiones en miniatura, ordenadores o computadoras portátiles y otros dispositivos. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 189 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Las pantallas de cristal líquido son más nítidas, y frecuentemente consumen menos energía que otros sistemas como los diodos de emisión de luz. Otra característica especial de los cristales líquidos es su interacción con la luz, la electricidad y la temperatura. En un sólido las moléculas están colocadas en una determinada posición y no se mueven respecto de las adyacentes; lo contrario a lo anterior sucede con los líquidos. Las moléculas de un cristal líquido tienen una forma alargada y cilíndrica y la posición entre ellas puede depender de diferentes factores, tales como la temperatura o los campos eléctricos a los que estén sometidos. La aplicación de un campo eléctrico a estas sustancias provoca que la posición de sus moléculas cambien de una posición indeterminada a otra perfectamente uniforme. Esta característica será fundamental en su interacción con la luz. Si intentásemos hacer pasar un haz de luz polarizada a través del cristal líquido, éste será opaco o transparente en función de cómo estén organizadas las moléculas del cristal, lo que a su vez dependerá de si está o no sometido a un campo eléctrico. Algunos cristales líquidos reflejan las distintas longitudes de onda de la luz según la orientación de sus moléculas. Ésta, a su vez, depende de la temperatura. Estos cristales líquidos se emplean en algunos termómetros que muestran diferentes colores según la temperatura de la sustancia que está en contacto con el cristal líquido. El fenómeno electro-óptico del cristal líquido es un descubrimiento muy reciente que se remonta al año 1970 en el que Schat-Helfrich descubrió que algunos líquidos formaban cristales polarizados de la luz cuando se les sometía a una diferencia de potencial. CAMBIO EN LA POLARIZACION El cristal liquido ofrece una acción de cambio de polarización de luz incidente en un ángulo de 90º, por lo tanto si la luz entra con polarización horizontal, es FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 190 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q girada 90º por el cristal y si encuentra un polarizador vertical situado en el vidrio posterior, podrá pasar a través del mismo. Si se aplica una determinada tensión eléctrica entre las superficies que encierran al cristal, las moléculas del mismo dejaran pasar la luz sin introducir ningún cambio sobre la misma, entonces al llegar, al polarizado posterior será detenida, comportándose el conjunto como un cuerpo opaco. Los electrodos situados sobre las superficies planas del cristal se disponen en forma de segmentos rectos para poder ser excitados por separado y permitir la representación de los caracteres numéricos e incluso alfabéticos, pudiendo realizarse cualquier según el diseño particular de cada cliente (custom design). En realidad el material del cristal liquido está organizado en capas sucesivas; la posición de las moléculas de cada capa está ligeramente desfasada unas de otras, de tal manera que entre la primera y la última capa hay un desfase total de 90º cuando no hay influencia de ningún campo eléctrico. La luz polarizada se obtiene de hacer pasar la luz incidente en el display por unos filtros ópticos o polarizadores situados en ambas caras del dispositivo: uno colocado verticalmente y otro horizontal , esto es desfasados 90 º uno del otro. El filtro polarizador hace que la fase de las ondas de luz tenga una posición determinada (la del primer filtro) que prácticamente coincide con la fase de la primera posición de las moléculas de la primera capa del cristal por lo que la luz es conducida por ésta y entregada a la siguiente capa y así sucesivamente. Cuando la luz pasa a través de la última capa su fase a cambiado 90º respecto de la fase con la que incidió y está perfectamente en fase con el filtro posterior que en estas circunstancias es transparente. La luz lo atraviesa y se refleja en un espejo. Aplicando un campo eléctrico por medio de un electrodo a una determinada zona del cristal (la necesaria para crear un segmento de un número, por ejemplo) las moléculas de cristal de esta zona (y en todas las capas) toman una FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 191 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q posición igual y en fase con el primer filtro pero no con el segundo, no dejando pasar éste la luz y por lo tanto nada que reflejar por el espejo, sin embargo las zonas del cristal sin influencia del campo eléctrico siguen siendo transparentes, el contraste se obtiene así de la relación luz/oscuridad entre zonas transparentes y opacas. La siguiente figura ilustra un ejemplo de la estructura de un display muy básico; al activarse se visualizaría un rectángulo horizontal. MONITORES DE PLASMA Por más de 70 años, el cinescopio o CRT (tubo de rayos catódicos por sus siglas en inglés) ha sido el componente central de los televisores, monitores de cómputo y monitores profesionales en todo el mundo. Estas pesadas burbujas de vidrio al vacío, han evolucionado mucho desde sus inicios en los televisores blanco y negro con pantallas esféricas, pasando por los televisores a color, con millones y millones de CRT´s de las TV´s Trinitron que hay en todo el mundo, y llegando a la total madurez de esta tecnología con los actuales televisores Wega, cinescopios totalmente planos con excelente resolución. Ahora nos encontramos con el surgimiento de una tecnología que promete evolucionar a nuevos horizontes. Esta es la tecnología de las pantallas de plasma. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 192 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Se basan en el principio de que haciendo pasar un alto voltaje por un gas a baja presión se genera luz. Esta pantallas usan fósforo como los monitores CRT pero son emisivas como las LCD, y, frente a las pantallas LCD, consiguen una gran mejora del color y un estupendo ángulo de visión. Estas pantallas son como fluorescentes, y cada píxel es como una pequeña bombilla de color. El problema de esta tecnología son la duración y el tamaño de los píxeles, por lo que su implantación más común es en grandes pantallas de TV de hasta 70''. Su ventaja está en su bajo costo de fabricación, similar al de los monitores CRT. A diferencia de los cinescopios, en los que un electrón viaja por su interior a una altísima velocidad y genera luz visible al impactarse con el fósforo de la pantalla en un monitor de plasma, la luz visible se genera a partir de la emisión de luz ultravioleta (invisible para el ojo humano) por un gas ionizado (gas en estado de Plasma), que excita al fósforo de la pantalla. La pantalla de un monitor de plasma, está conformada por miles y miles de píxeles (pequeñísimas celdas) que conforman la imagen, y cada píxel está constituido por 3 subpixeles uno con fósforo rojo, otro con fósforo verde y el último con fósforo azul. Cada uno de éstos subpixeles tienen un receptáculo lleno de gas (una combinación de Xenón, Neón y otros gases). Un par de electrodos en cada subpixel ionizan al gas, volviéndolo Plasma, generando luz ultravioleta que excita al fósforo que a su vez emite luz que en su conjunto forma una imagen. Es por ésta razón que se necesitaron 70 años para conseguir una nueva tecnología que pudiese conseguir mejores resultados que los de los CRT's o cinescopios VENTAJAS DE LOS MONITORES DE PLASMA Se pueden producir pantallas más grandes. Los cinescopios de mayor tamaño que se han producido para televisores comerciales, llegaron a estar entre 45" y 50". Las dimensiones de las pantallas se expresan en pulgadas, y son el resultado de la medida en diagonal de la pantalla. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 193 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Los televisores son susceptibles a los campos magnéticos y los monitores de Plasma no lo son. Si acercamos un imán a un cinescopio (por ejemplo el de una bocina), el campo magnético afectará la imagen del cinescopio. En el caso de los monitores de Plasma, esto no ocurre, ya se comercializan con medidas de 42", 50", y en el futuro las veremos de 60", 70" y aún mayores. Son muy delgados y ligeros, un televisor de 40" pesa mas de 100 kilos y es muy profundo (de 80 -100cm) mientras que uno de Plasma pesa menos de la mitad y es sumamente delgado (de 10 a 16 cm). En un televisor de cinescopio, solamente se pueden tener imágenes de video, en un monitor de Plasma, se pueden ver video e imágenes de cómputo. La mayoría de los monitores de Plasma están construidos con pantallas de forma rectangular. Los cinescopios tradicionales son relativamente "cuadrados" con una relación de pantalla de 4:3 (4 unidades de ancho por 3 de alto) en tanto que los de Plasma tienen una relación de 16:9 (16 unidades de ancho por 9 de alto). En ambos casos, no importa el tamaño de la pant alla, la relación ancho:alto siempre se conserva. Tanto la televisión de Alta Definición (HDTV por sus siglas en inglés) como muchas de las películas en video, tienen este formato rectangular, por lo que los monitores de Plasma están preparados para el futuro. Adicionalmente pueden presentar sin ningún problema las imágenes "cuadradas" de la televisión tradicional. CARACTERI STICAS Recepción multinorma, Teletexto de 500 páginas, Cuatro entradas de AV y sonido estéreo/dual (Nicam y A2), aunque la cantidad de entradas puede variar en función del fabricante. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 194 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q El diseño de este tipo de productos permite que podamos colgarlos de la pared como si de un cuadro se tratase. Las pantallas de plasma cuentan con un panel de celdas con las que consigue mayores niveles de brillo y blancos más puros, una combinación que mejora los sistemas anteriores. Además, las imágenes son aún más nítidas, naturales y brillantes. Los niveles de contraste que alcanzan estos productos son del orden de 3000:1 Cd/m2. La mayoría de pantallas de plasma tienden a iluminar los niveles de negro reduciendo el contraste de la imagen. Algunos productos como el los de Panasonic, incorporan en sus pantallas el sistema Real Black Drive que mejora significativamente este efecto, obteniendo un alto contraste y una reproducción del nivel de negro mucho más rica y profunda. Adicionalmente, las pantallas de plasma utilizan un sistema que se encarga de suavizar la transición entre un campo de la imagen y sus predecesores reduciendo el efecto borroso, que suele aparecer en escenas con mucha acción. El gran inconveniente de estos productos es el precio, que puede llegar a los 15.000 euros, demasiado para la mayoría de nosotros. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 195 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q La tercera alternativa son los proyectores LCD. Estos novedosos productos cuentan con una resolución nativa que oscila entre 800 x 600 ppp y 1.024 x 768 ppp, aunque mediante interpolación se pueden alcanzar cotas más altas con la consiguiente pérdida de calidad. Una característica que desde incorporan hace estos unos productos meses es la posibilidad de retroproyección. Esta opción muestra la imagen en espejo, lo que permite que coloquemos el proyector detrás de la pantalla, mientras los espectadores se sitúan delante, ideal espacios reducidos. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 196 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Aunque podemos visualizar las imágenes sobre cualquier superficie, resulta conveniente que adquiramos una pantalla de protección para tal efecto. En el mercado podemos encontrar tres alternativas, de trípode, de mural y eléctricas. Las primeras son las clásicas que todos conocemos y que habremos utilizado para ver diapositivas, las segundas tienen algo más de calidad y se encuentran fijas en la pared. Las terceras son las utilizadas en las salas de proyecciones profesionales. Cuentan con opciones para ajustar la imagen a la pantalla y sin duda son las que mejor calidad ofrecen. Los precios de estos productos se sitúan en torno a los 100, 150 y 500 euros respectivamente. Para cualquier tipo de pantalla, de plasma o para proyector LCD, el formato estándar es el panorámico 16:9, similar al de una pantalla de cine comercial, y su tamaño debe ser proporcional al de la sala donde se instale para lograr una visión óptima de las imágenes en movimiento. La principal ventaja de la pantalla de plasma es su reducido espesor y su diseño extraplano. La pantalla de plasma Wysius presenta su tercera generación. Cuenta con un nuevo diseño plateado y traslúcido y las últimas innovaciones tecnológicas, como un ventilador silencioso que evita los ruidos de fondo para poder disfrutar mejor de las sensaciones del Home Cinema, además, consigue un 30% más de claridad, lo que mejora la luminosidad de la imagen y el contraste, para una mejor definición del color. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 197 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Wysius ( 91-384 14 23 ) también está equipada con zoom digital, que permite al usuario aumentar 16 veces la sección de imagen que desee. La pantalla que tan sólo mide 8,9 cm de espesor y pesa 33 kilos permite ser colgada en la pared. Está formada por dos placas de vidrio, con un espacio entre ellas de diez micras, en el que se encuentra una capa de gas. Su espesor total es de seis milímetros con pantalla extraplana. Los fósforos se depositan en la cara interior de la pantalla, en unas pequeñas células de 300 micras de grosor que se encuentran entre dos placas de vidrio. Cada píxel permanece siempre en su lugar, por lo que la imagen es estable y sin deformaciones. El plasma construye la imagen en un solo proceso sin entrelazar dos imágenes. No existen el parpadeo ni las distorsiones, a diferencia de las pantallas de rayos catódicos. 4.3.3 DISPOSITVOS DE ENTRADA Y SALIDA FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 198 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Todas las Computadoras Personales actuales disponen de una unidad de disco duro, una unidad de disquetes y una unidad de CD/rw o DVD ya instaladas. Para usar estos dispositivos de almacenamiento de manera adecuada, usted debe saber cómo encontrarlos en la computadora y cómo se denominan al guardar y recuperar información 4.3.3.1 Diskettes Diskette o Disco flexible, Es una pieza plástica flexible cubierta de un material magnético usado para almacenar información, en ordenadores o computadoras, un elemento plano de mylar recubierto con óxido de hierro que contiene partículas minúsculas capaces de mantener un campo magnético, y encapsulado en una carcasa o funda protectora de plástico. La información se almacena en el diskette mediante la cabeza de lectura y escritura de la unidad de disco, que altera la orientación magnética de las partículas. La orientación en una dirección representa el valor binario 1, y la orientación en otra el valor binario 0. Dependiendo de su capacidad, un disco de este tipo puede contener desde algunos cientos de miles de bytes de información hasta un millón. Un FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 199 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q disco de 3½ pulgadas encerrado en plástico rígido se denomina normalmente diskette pero puede llamarse también disco flexible. ¿Cuántos tipos de Diskettes existen, Cuales son sus capacidades? Existen tres tipos de diskettes: Floppy Disk 8”: cuya capacidad es de 1 MBytes El Minifloppy 5¼ : Contiene una capacidad de 100K hasta 1,2 Mbytes El Microfloppy de 3½ : El cual actualmente es él más popular debido a su cubierta compact y rígida. Los Microfloppies contienen una capacidad desde 400KB hasta 2MB y más. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 200 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Discos Magnéticos-Ópticos de 5.25” Años de almacenamiento reutilizable Con una vida de archivo de 390 años, usted puede decir que los medios de almacenamiento de datos magneto-ópticos, están construidos para muy largo uso; especialmente considerando que estos discos reescribibles son buenos hasta por 10,000,000 ciclos de lectura, escritura y borrado. Disponibles en varias capacidades, hasta de 5.2GB; son magníficos para la edición de video y sonido, aplicaciones CAD, tratamiento de imágenes a color y administración de documentos. Características: Patentadas fundas de engranaje, que protegen los discos desocupados y se deslizan juntas para un almacenamiento conveniente Capa ultra duradera Pestaña de protección de escritura, fácil de operar, que previene la falsa activación Fuerte recubrimiento protector en contra del polvo y los residuos Eje de anillos resistentes al desgaste, para no dejar pasar los residuos de polvo durante la carga y descarga del disco Reescribibles, formateados para Mac, y versiones de una sola escritura Diskettes 3.5" Un clásico favorito Usted probablemente creció junto a estos diskettes más populares. Estos discos flexibles realizan el trabajo cada vez que los necesite, dondequiera que sea. ¿Cómo le gustan, formateados o no formateados? ¿Para Mac o PC? De dos FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 201 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas lados, alta densidad, U.T.E.Q confiable, duradero, asequible, podemos seguir y seguir con los beneficios. Ilumine su entrega de datos Con los diskettes de color neón de Imation, usted puede pasar un rato divertido organizando sus datos. Pruebe el color Kiwi para su récord de impuestos, o el color Frambuesa para respaldar sus archivos de Quicken. Escoja entre el color Lima-Limón, Mora o Mandarina para propósitos de mercadeo o para uso en seminarios. Alta calidad, fácil de utilizar, larga vida confiable, ¿qué más podría querer de un medio tan asequible? Elija entra: Diskette 3.5" DSHD sin formato Diskette 3.5" DSHD formato IBM Diskette 3.5" DSHD formato MAC Diskette 3.5" DSHD formato IBM. Surtido Diskette 3.5" DSDD FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 202 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Di sk ett e 3. 5" D S D D for m at o IB M FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 203 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas FUNDAMENTOS DE COMPUTACION U.T.E.Q 204 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas FUNDAMENTOS DE COMPUTACION U.T.E.Q 205 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas FUNDAMENTOS DE COMPUTACION U.T.E.Q 206 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Cuidados de los Diskettes Se debe tener cuidado con los diskettes porque los pequeños rasguños, polvo o partículas pueden hacer inusuales la información. No tocar la superficie gravable. Mantener alejado el diskette de campos de fuentes magnéticas, como por ejemplo calculadoras, teléfonos, etc. Mantenerlos lejos de calor Mantenerlos lejos del humo, polvo, suciedad, aire salado No doblarlos No ponerlos bajo cosas pesadas No mojarlos ¿Quién inventó los discos 8”, 5¼, 3½ y en que año? Floppy Disk 8”: La IBM en 1956 ofreció el primer disco magnético 8”, que permitió accesar datos directamente y fue el antecedente de los actuales discos duros y flexibles (diskettes). Minifloppy Disk: Un disco flexible de 5,25" (13,3 cm) presentado por Shugart en 1978, que se usa extensamente en computadoras personales. Reemplazó al disco flexible de 8" de IBM, y el también esta siendo reemplazado por el microfloppy de 3,5" (8'9 cm) desarrollado por Sony. Microfloppy disk: microdisco flexible Disco flexible de 3,5" (8,9 cm) encerrado en una cubierta plástica rígida. Desarrollado por Sony en 1985, estos discos rápidamente se han convertido en el medio selecto. Contienen mas datos y son mucho más fáciles de almacenar, transportar y manipular que sus correspondientes de 5,25" (13,3 cm). ¿Que es Formatear, conque comando? Cual es el procedimiento. Formatear es preparar un disco o diskette para trabajar o almacenar datos. Este tiene como objetivo dar formato al disco del driver. Este crea un nuevo directorio raíz y tabla de asignación de archivos para el disco. También puede FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 207 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q verificar si hay factores defectuosos en el disco y podrá borrar toda la información que este contenga. Format: es el comando del sistema operativo MS-DOS cuya misión es formatear las unidades de almacenamiento (discos duros y diskettes). Procedimiento para formatear un disco de 3½ 1) Abra Mi PC. 2) Coloque un diskette de 3½ en la disquetera (Unidad A:) y proceda a Formatearlo. El procedimiento es: Hacer clic con el botón derecho del mouse sobre el icono de la Unidad A: Esto abre el menú contextual de comandos relacionado a ese elemento. (También se puede elegir formatear desde el menú Archivo). El menú contextual es un menú que contiene órdenes directamente relacionadas con la acción que se está realizando. Se accede a éste haciendo clic con el botón derecho del mouse sobre el elemento deseado. Entre las opciones que tenemos para la unidad A: está Formatear… Haciendo clic aquí se abrirá un cuadro de diálogo para pedir información sobre cómo darle formato al diskette. Elija Formatear… En el cuadro de diálogo verifique que esté marcado Rápido. Luego haga clic en Iniciar. (Si el diskette nunca tuvo formato la máquina le preguntará si quiere darle formato completo. Elija Aceptar). Cierre el cuadro de resumen que aparece y el de formatear. Su diskette ya está listo para usar. Aquí guardará los ejercicios de práctica. CUIDADO: El formateo destruye la información, si es que la hubiere. Abra la ventana de su diskette (doble clic sobre el icono de la unidad A) Aparecerá vacía. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 208 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 4.3.3.2 EL DISCO DURO El disco duro es el sistema de almacenamiento más importante de su computador y en el se guardan los archivos de los programas - como los sistemas operativo D.O.S. o Windows 95, las hojas de cálculo (Excel, Qpro, Lotus) los procesadores de texto (Word, WordPerefct, Word Star, Word Pro), los juegos (Doom, Wolf, Mortal Kombat) - y los archivos de cartas y otros documentos que usted produce. La mayoría de los discos duros en los computadores personales son de tecnología IDE (Integrated Drive Electronics), que viene en las tarjetas controladoras y en todas las tarjetas madres (motherboard) de los equipos nuevos. Estas últimas reconocen automáticamente (autodetect) los discos duros que se le coloquen, hasta un tamaño de 2.1 gigabytes. La tecnología IDE de los discos duros actuales ha sido mejorada y se le conoce como Enhaced IDE (EIDE), permitiendo mayor transferencia de datos en menor tiempo. Algunos denominan Fast fabricantes ATA-2. la Estos discos duros son más rápidos y su capacidad de almacenamiento supera un gigabyte. Un megabyte (MB) corresponde aproximadamente a un millón de caracteres y un gigabyte (GB) tiene alrededor de mil megabytes. Los nuevos equipos traen como norma discos duros de 1.2 gigabytes. Las motherboards anteriores con procesadores 386, y las primeras de los 486, reconocen solo dos discos duros, con capacidad hasta de 528 megabytes cada uno y no tienen detección automática de los discos. Para que estas motherboards reconozcan discos duros de mayor capacidad, debe usarse un FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 209 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q programa (disk manager) que las engaña, haciéndoles creer que son de 528 megabytes. Si su computador es nuevo, la motherboard le permite colocar hasta cuatro unidades de disco duro. El primer disco duro se conoce como primario master, el segundo como primario esclavo, el tercero como secundario master y el cuarto como secundario esclavo. El primario master será siempre el de arranque del computador (C :\>). La diferencia esclavo se entre hace master mediante y un pequeño puente metálico (jumper) que se coloca en unos conectores de dos paticas que tiene cada disco duro. En la cara superior del disco aparece una tabla con el dibujo de cómo hacer el puente de master, esclavo o master con esclavo presen PARTES DEL DISCO DURO La estructura física de un disco es la siguiente: un disco duro se organiza en platos (PLATTERS), y en la superficie de cada una de sus dos caras existen pistas (TRACKS) concéntricas, como surcos de un disco de vinilo, y las pistas se dividen en sectores (SECTORS). El disco duro tiene una cabeza (HEAD) en cada lado de cada plato, y esta cabeza es movida por un motor servo cuando busca los datos almacenados en una pista y un sector concreto. El concepto "cilindro" (CYLINDER) es un parámetro de organización: el cilindro está formado por las pistas concéntricas de cada cara de cada plato que están FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 210 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q situadas unas justo encima de las otras, de modo que la cabeza no tiene que moverse para acceder a las diferentes pistas de un mismo cilindro. En cuanto a organización lógica, cuando damos formato lógico (el físico, o a bajo nivel, viene hecho de fábrica y no es recomendable hacerlo de nuevo, excepto en casos excepcionales, pues podría dejar inutilizado el disco) lo que hacemos es agrupar los sectores en unidades de asignación (CLUSTERS) que es donde se almacenan los datos de manera organizada. Cada unidad de asignación sólo puede ser ocupado por un archivo (nunca dos diferentes), pero un archivo puede ocupar más de una unidad de asignación. FUNCIONAMIENTO DEL DISCO DURO Cuando usted o el software indica al sistema operativo a que deba leer o escribir a un archivo, el sistema operativo solicita que el controlador del disco duro traslade los cabezales de lectura/escritura a la tabla de asignación de archivos (FAT). El sistema operativo lee la FAT para determinar en qué punto comienza un archivo en el disco, o qué partes del disco están disponibles para guardar un nuevo archivo. Los cabezales escriben datos en los platos al alinear partículas magnéticas sobre las superficies de éstos. Los cabezales leen datos al detectar las polaridades de las partículas que ya se han alineado. Es posible guardar un solo archivo en racimos diferentes sobre varios platos, comenzando con el primer racimo disponible que se encuentra. Después de que el sistema operativo escribe un nuevo archivo en el disco, se graba una lista de todos los racimos del archivo en la FAT. Un ordenador funciona al ritmo marcado por su componente más lento, y por eso un disco duro lento puede hacer que tu MAQUINA sea vencida en prestaciones por otro equipo menos equipado en cuanto a procesador y FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 211 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q cantidad de memoria, pues de la velocidad del disco duro depende el tiempo necesario para cargar tus programas y para recuperar y almacenar tus datos. CARACTERISTICAS DEL DISCO DURO A continuación vamos a indicar los factores o características básicas que se deben tener en cuenta a la hora de comprar un disco duro. Capacidad de almacenamiento La capacidad de almacenamiento hace referencia a la cantidad de información que puede grabarse o almacenar en un disco duro. Hasta hace poco se medía en Megabytes (Mg), actualmente se mide en Gigabytes (Gb). Comprar un disco duro con menos de 3,5 GIGAS de capacidad dará lugar a que pronto te veas corto de espacio, operativo pues y entre una el suite sistema ofimática básica (procesador de texto, base de datos, hoja de cálculo y programa de presentaciones) se consumen en torno a 400 MB. Si instalas los navegadores de MICROSOFT y NETSCAPE suma otros 100MB; una buena suite de tratamiento gráfico ocupa en torno a 300MB y hoy en día muchos juegos ocupan más de 200MB en el disco duro. Ya tenemos en torno a 1,5 GIGAS ocupados y aún no hemos empezado a trabajar con nuestro ordenador. Si nos conectamos a Internet, vemos que nuestro disco duro empieza a tener cada vez menos espacio libre, debido a esas páginas tan interesantes que FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 212 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q vamos guardando, esas imágenes que resultarán muy útiles cuando diseñemos nuestra primera Página WEB y esas utilidades y programas SHAREWARE que hacen nuestro trabajo más fácil. Velocidad de Rotación (RPM) Es la velocidad a la que gira el disco duro, más exactamente, la velocidad a la que giran el/los platos del disco, que es donde se almacenan magnéticamente los datos. La regla es: a mayor velocidad de rotación, más alta será la transferencia de datos, pero también mayor será el ruido y mayor será el calor generado por el disco duro. Se mide en número revoluciones por minuto (RPM). No debe comprarse un disco duro IDE de menos de 5400RPM (ya hay discos IDE de 7200RPM), a menos que te lo den a un muy buen precio, ni un disco SCSI de menos de 7200RPM (los hay de 10.000RPM). Una velocidad de 5400RPM permitirá una transferencia entre 10MB y 16MB por segundo con los datos que están en la parte exterior del cilindro o plato, algo menos en el interior. Tiempo de Acceso (Access Time) Es el tiempo medio necesario que tarda la cabeza del disco en acceder a los datos que necesitamos. Realmente es la suma de varias velocidades: El tiempo que tarda el disco en cambiar de una cabeza a otra cuando busca datos. El tiempo que tarda la cabeza lectora en buscar la pista con los datos saltando de una a otra. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 213 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q El tiempo que tarda la cabeza en buscar el sector correcto dentro de la pista. Es uno de los factores más importantes a la hora de escoger un disco duro. Cuando se oye hacer ligeros clicks al disco duro, es que está buscando los datos que le hemos pedido. Hoy en día en un disco moderno, lo normal son 10 milisegundos. Memoria CACHE (Tamaño del BUFFER) El BUFFER o memoria que CACHE va incluida es en una la controladora interna del disco duro, de modo que todos los datos que se leen y escriben a disco duro se almacenan primeramente en el buffer. La regla de mano aquí es 128kb-Menos de 1 Gb, 256kb-1Gb, 512kb-2Gb o mayores. Generalmente los discos traen 128Kb o 256Kb de cache. Si un disco duro está bien organizado (si no, utilizar una utilidad desfragmentadora: DEFRAG, NORTON SPEEDISK, etc.), la serie de datos que se va a necesitar a continuación de una lectura estará situada en una posición físicamente contigua a la última lectura, por eso los discos duros almacenas en la caché los datos contiguos, para proporcionar un acceso más rápido sin tener que buscarlos. De ahí la conveniencia de desfragmentar el disco duro con cierta frecuencia. El buffer es muy útil cuando se está grabando de un disco duro a un CD-ROM, pero en general, cuanto más grande mejor, pues contribuye de modo importante a la velocidad de búsqueda de datos. Tasa de transferencia (Transfer Rate) FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 214 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Este número indica la cantidad de datos un disco puede leer o escribir en la parte más exterior del disco o plato en un periodo de un segundo. Normalmente se mide en Mbits/segundo, y hoy en día, en un disco de 5400RPM, un valor habitual es 100Mbits/s, que equivale a 10MB/s. Interfaz (Interface) – IDE - SCSI Es el método utilizado por el disco duro para conectarse al equipo, y puede ser de dos tipos: IDE o SCSI. Todas las relativamente placas bases recientes, incluso desde las placas 486, integran una controladora de disco duro para interfaz IDE (normalmente con bus PCI) que soporta dos canales IDE, con capacidad para dos discos cada una, lo que hace un total de hasta cuatro unidades IDE (disco duro, CD-ROM, unidad de backup, etc.) Debemos recordar, sin embargo, que si colocamos en un mismo canal dos dispositivos IDE (e.g. disco duro+CD-Rom), para transferir datos uno tiene que esperar a que el otro haya terminado de enviar o recibir datos, y debido a la comparativa lentitud del CD-ROM con respecto a un disco duro, esto ralentiza mucho los procesos, por lo que es muy aconsejable colocar el CD-ROM en un canal diferente al de el/los discos duros. La velocidad de un disco duro con interfaz IDE tambien se mide por el PIO (modo programado de entrada y salidad de datos), de modo que un disco duro con PIO-0 transfiere hasta 3,3MB/s, PIO-1 hasta 5,2MB/s, PIO-2 hasta 8,3MB/s. Estos modos anteriores pertenecen a la especificación ATA, pero en la especificación ATA-2 o EIDE, los discos duros pueden alcanzar PIO-3, hasta 11,1MB/s, o PIO-4, hasta 16,6MB/s. Los discos duros modernos soportan en su mayoría PIO-4. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 215 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Recientemente se ha implementado la especificación ULTRA-ATA o ULTRA DMA/33, que puede llegar a picos de transferencia de hasta 33,3MB/s. Este es el tipo de disco duro que hay que comprar, aunque nuestra controladora IDE no soporte este modo (sólo las placas base Pentium con chipset 430TX y las nuevas placas con chipsets de VIA y ALI, y la placas Pentium II con chipset 440LX y 440BX lo soportan), pues estos discos duros son totalmente compatibles con los modos anteriores, aunque no les sacaremos todo el provecho hasta que actualicemos nuestro equipo. En cuanto al interfaz SCSI, una controladora de este tipo suele tener que comprarse aparte (aunque algunas placas de altas prestaciones integran este interfaz) y a pesar de su precio presenta muchas ventajas. Se pueden conectar a una controladora SCSI hasta 7 dispositivos (o 15 si es WIDE SCSI) de tipo SCSI (ninguno IDE), pero no solo discos duros, CD-ROMS y unidades de BACKUP, sino también grabadoras de CD-ROM (las hay también con interfaz IDE), escáneres, muchas de las unidades de BACKUP, etc. Otra ventaja muy importante es que la controladora SCSI puede acceder a varios dispositivos simultáneamente, sin esperar a que cada uno acabe su transferencia, como en el caso del interfaz IDE, aumentando en general la velocidad de todos los procesos. Las tasas de transferencia del interfaz SCSI vienen determinados por su tipo (SCSI-1, Fast SCSI o SCSI-2, ULTRA SCSI, ULTRA WIDE SCSI), oscilando entre 5MB/s hasta 80MB/s. Si el equipo va a funcionar como servidor, como servidor de base de datos o como estación gráfica, por cuestiones de velocidad, el interfaz SCSI es el más recomendable. 4.3.3.3 DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO OPTICO Variante de almacenamiento informático surgida a finales del siglo XX consistente en la lectura a través de haces de luz que interpretan las refracciones provocadas sobre su FUNDAMENTOS DE COMPUTACION propia emisión. Los soportes de 216 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q almacenamiento más famosos que hacen uso de este tipo de almacenamiento son el CD-ROM y el DVD. CD-ROM. Un CD-ROM (del inglés Compact Disc - Read Only Memory, "Disco Compacto de Memoria de Sólo Lectura"), también denominado cederrón (en terminología de la Real Academia Española, con poca aceptación), es un disco compacto óptico utilizado para almacenar información no volátil, el mismo medio utilizado por los CD de audio, puede ser leído por la computadora con un lector de CD-ROM. Un CD-ROM es un disco de plástico plano con información digital codificada en una espiral desde el centro hasta el borde exterior. El libro amarillo del CD-ROM estándar fue establecido en 1985 por Sony y Philips. Microsoft y Apple Computer fueron entusiastas promotores del CD-ROM. John Sculley, que era CEO de Apple cuando en ese tiempo, dijo en 1987 que el CD-ROM revolucionaría el uso de computadoras personales. Actualmente está siendo sustituido en los ordenadores personales por las unidades de DVD, tanto de sólo lectura como reescribibles. Esto se debe principalmente a las mayores posibilidades de información, ya que un DVD-ROM excede en capacidad a un CD-ROM. DVD Información técnica Un DVD de capa simple puede guardar hasta 4,7 gigabytes (se le conoce como DVD-5), alrededor de siete veces más que un CD estándar. Emplea un láser de lectura con una longitud de onda de 650 nm (en el caso de los CD, es de 780 nm) y una apertura numérica de 0,6 (frente a los 0,45 del CD), la FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 217 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q resolución de lectura se incrementa en un factor de 1,65. Esto es aplicable en dos dimensiones, así que la densidad de datos física real se incrementa en un factor de 3,3. EVD El Enhanced Versatile Disc (EVD) es un formato alternativo al DVD desarrollado por un consorcio de compañías chinas. Fue desarrollado en respuesta al DVD y sus altos costos de licencia. El EVD es en realidad un disco DVD con diferentes especificaciones de video y audio que permiten almacenar películas de alta definición en un DVD debido a que usa un algoritmo de compresión superior al de MPEG-2. BLU – RAY Blu-ray es un formato de disco óptico de nueva generación de 12 cm de diámetro (igual que el CD y el DVD) para vídeo de alta definición y almacenamiento de datos de alta densidad. De hecho, compite por convertirse en el estándar de medios ópticos sucesor del DVD. Su rival es el HD-DVD. El disco Blu-Ray hace uso de un láser de color azul de 405 nanómetros, a diferencia del DVD, el cual usa un láser de color rojo de 650 nanómetros. Esto permite grabar más información en un disco del mismo tamaño. Blu-ray obtiene su nombre del color azul del rayo láser ("blue ray" en español significa "rayo azul"). 4.4 PARTES INTERNAS DEL COMPUTADOR 4.4.1 Mainboard FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 218 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q La "placa base" (mainboard), o "placa madre" (motherboard), es el elemento principal de todo ordenador, en el que se encuentran o al que se acoplan todos los demás dispositivos del ordenador. Algunas compañías, como IBM, se refieren a la tarjeta madre como tarjeta del sistema o tarjeta plana. Los términos tarjeta madre, tarjeta principal, tarjeta del sistema o tarjeta plana se emplean indistintamente. Concretamente, se trata de una "lámina" de material sintético, sobre la cual existe un circuito electrónico que enlaza diversos elementos que se encuentran anclados sobre ella; los principales son: el microprocesador, "pinchado" en un elemento llamado zócalo; la memoria, generalmente en forma de módulos; los slots o ranuras de expansión donde se conectan las tarjetas; diversos chips de control, entre ellos la BIOS. Algunos fabricantes han ido tan lejos como para hacer sus sistemas tan incompatibles físicamente con otros sistemas como sea posible, de tal suerte que las refacciones, reparaciones y actualizaciones son prácticamente imposibles de encontrar o realizar - excepto, por supuesto, con el fabricante FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 219 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q original del sistema, a un precio significativamente más alto del que costaría la parte equivalente en un sistema estándar. Por ejemplo, si falla la tarjeta madre en chasis AT actual (o cualquier sistema que utilice una tarjeta madre y gabinete Baby-AT), se puede encontrar un sin número de tarjetas de reemplazo que se ajustarán directamente, con su propia selección de procesadores y velocidades de reloj, a muy buen precio. Si falla la tarjeta madre en una computadora reciente de IBM, Compaq, Hewlett packard, Packard Bell, Gateway, AST u otro sistema con características propias, usted pagara por una refacción disponible sólo con el fabricante original y tendrá poca o ninguna oportunidad para seleccionar un procesador más rápido o mejor que el que falló. En otras palabras, actualizar o reparar estos sistemas mediante sustitución de la tarjeta madre es difícil y por lo regular no es muy económico. Tipos de placas madre Las placas base existen en diferentes formas y con diversos conectores para periféricos. Para abaratar costes permitiendo la ínter cambiabilidad entre placas base, los fabricantes han ido definiendo varios estándares que agrupan recomendaciones sobre su tamaño y la disposición de los elementos sobre ellas. De cualquier forma, el hecho de que una placa pertenezca a una u otra categoría no tiene nada que ver, al menos en teoría, con sus prestaciones ni calidad. Los tipos más comunes son: ATX La placa de la foto superior pertenece a este estándar. Cada vez más comunes, van en camino de ser las únicas en el mercado. Se las supone de más fácil ventilación y menos maraña de cables que las Baby-AT, debido a la colocación de los conectores. Para ello, el microprocesador suele colocarse cerca del ventilador de la fuente de alimentación y los conectores para discos cerca de los extremos de la placa. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 220 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q La diferencia "a ojo descubierto" con las AT se encuentra en sus conectores, que suelen ser más (por ejemplo, con USB o con FireWire), están agrupados y tienen el teclado y ratón en clavijas mini-DIN como ésta: . Además, reciben la electricidad mediante un conector formado por una sola pieza (ver foto superior). Baby-AT Fue el estándar absoluto durante años. Define una placa de unos 220x330 mm, con unas posiciones determinadas para el conector del teclado, los slots de expansión y los agujeros de anclaje a la caja, así como un conector eléctrico dividido en dos piezas. Estas placas son las típicas de los ordenadores "clónicos" desde el 286 hasta los primeros Pentium. Con el auge de los periféricos (tarjeta sonido, CD-ROM, discos extraíbles...) salieron a la luz sus principales carencias: mala circulación del aire en las cajas (uno de los motivos de la aparición de disipadores y ventiladores de chip) y, sobre todo, una maraña enorme de cables que impide acceder a la placa sin desmontar al menos alguno. Para identificar una placa Baby-AT, lo mejor es observar el conector del teclado, que casi seguro que es una clavija DIN ancha, como las antiguas de HI-FI; vamos, algo así: ; o bien mirar el conector que suministra la electricidad a la placa, que deberá estar dividido en dos piezas, cada una con 6 cables, con 4 cables negros (2 de cada una) en el centro. LPX Estas placas son de tamaño similar a las Baby-AT, aunque con la peculiaridad de que los slots para las tarjetas de expansión no se encuentran sobre la placa base, sino en un conector especial en el que están pinchadas, la riser card. De esta forma, una vez montadas, las tarjetas quedan paralelas a la placa base, en vez de perpendiculares como en las Baby-AT; es un diseño típico de ordenadores de sobremesa con caja estrecha (menos de 15 cm de alto), y su FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 221 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q único problema viene de que la riser card no suele tener más de dos o tres slots, contra cinco en una Baby-AT típica. Diseños propietarios Pese a la existencia de estos estándares, los grandes fabricantes de ordenadores (IBM, Compaq, Hewlett-Packard...) suelen sacar al mercado placas de tamaños y formas peculiares, bien porque estos diseños no se adaptan a sus necesidades o por oscuros e ignotos motivos. Si usted se está planteando actualizar un ordenador "de marca", tenga en cuenta que quizá tenga que gastarse otras 5.000 ptas en una caja nueva, a veces por motivos tan irritantes como que los taladros o el conector de teclado estén a medio centímetro de las posiciones normales. De cualquier forma, hasta los grandes de la informática usan cada vez menos estas placas "a medida", sobre todo desde la llegada de las placas ATX. Partes de la Tarjeta Madre El bus El que envía la información entre las partes del computador) de casi todos los computadores que vienen hoy en día es PCI, EISA y los nuevos estándares: AGP para tarjetas de video y el Universal Serial Bus USB (Bus serial universal) para conexión con componentes externos al PC. AGP, PCI y EISA son los tres tipos de ranuras compatibles con las tarjetas de hoy en día. BIOS BIOS significa Basic Input/Output System, en español Sistema Básico de Entrada/Salida. La BIOS contiene el programa de configuración, es decir, los menús y pantallas que aparecen cuando accedemos a los parámetros del sistema. MODULOS DE MEMORIA SIMM Y DIMM FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 222 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Los módulos se crearon como resultado de las aplicaciones de la computadora que continuamente necesitaba más memoria. Cada módulo corresponde a una hilera completa de chips de memoria . SIMM’s.- En los SIMM’s encontraremos una muesca en unos de los lados, en la parte en donde están los contactos. DIMM’s.- En los DIMM’s, la muesca no estará en un lado, sino en la mitad del módulo. Sien do en forma de U invertida. Dicha muesca , además de indicarnos la orientación, nos indicará el tipo de memoria. BANCOS O ZÓCALOS DE MEMORIA Se denomina Bancos de Memoria a los Zócalos en donde se insertan la memoria RAM. Memoria Caché Es una pequeña cantidad (de 8 a 512 Kb) de memoria SRAM muy rápida que se sitúa entre el microprocesador y la memoria principal. El "chipset" es el conjunto (set) de chips que se encargan de controlar determinadas funciones del ordenador, como la forma en que interacciona el microprocesador con la memoria o la caché, o el control de los puertos y slots ISA, PCI, AGP, USB... Zócalo del microprocesador Es el lugar donde se inserta el "cerebro" del ordenador. Durante más de 10 años consistió en un rectángulo o cuadrado donde el "micro", una pastilla de plástico negro con patitas, se introducía con mayor o menor facilidad; la aparición de los Pentium II cambió un poco este panorama, introduciendo los conectores en forma de ranura (slot). Ranuras de memoria Son los conectores de la memoria principal del ordenador, la RAM. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 223 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Además, en la placa base se alojan los conectores de tarjetas de expansión (zócalos de expansión), que pueden ser de diversos tipos, como ISA, PCI, SCSI y AGP, entre otros. En ellos se pueden insertar tarjetas de expansión, como las de red, vídeo, audio u otras. Aunque no se les considere explícitamente elementos esenciales de una placa base, también es bastante habitual que en ella se alojen componentes adicionales como chips y conectores para entrada y salida de vídeo y de sonido, conectores USB, puertos COM, LPT e IrDA y conectores PS/2 para ratón y teclado, entre los más importantes. Conectores Externos Son aquellos que podemos observar desde la parte posterior de la pc cuando esta armada. PUERTOS PARA TECLADO Y PUERTO PUERTOS USB PUERTO PUERTOS PARA DISPOSITIVOS DE AUDIO Y JUEGOS Conectores Internos FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 224 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Son los que se encuentran en el interior de la Pc; son las ranuras de expansión o ranuras PCI, conectores IDE, aquí va el bus de datos que conecta al diferentes dispositivos de almacenamiento con la Placa Base, el conector para la Fuente de Poder que es el que administra de energía a toda la Pc, y las ranuras para módulos de memoria, que es donde van insertadas los diferentes tipos de tarjetas de memoria. CONECTORES IDE RANURAS PCI CONECTOR PARA LA FUENTE 4.4.2 CASE “ EL CASE ES LA CARCAZA FISICA EXTERIOR QUE SOSTIENE TODOS LOS COMPONENTES INTERNOS ” El case también es conocido cajas de Pc. Como ya se comenta en la sección de placas madre, la principal distinción la tenemos en el formato de la placa a la que sustenta. Así tenemos que puede ser ATX ó Baby AT. El siguiente factor serán las dimensiones de la misma. De menor a mayor las más normales son: Mini-torre, sobremesa, midi-torre ó semi-torre, y gran torre, así como modelos para algunos servidores que requieren el montaje en dispositivos tipo rack. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 225 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Cuanto mayor sea el formato, mayor será el número de bahías para sustentar dispositivos tales como unidades de almacenamiento. Normalmente también será mayor la potencia de la fuente de alimentación. Las características de un modelo mini torre típicas son: soporte para hasta 7 ranuras de expansión. 2 unidades externas de 5 1/4, 2 también externas de 3 1/2 y 1 interna, fuente de alimentación de 200 w, pilotos de encendido, disco y turbo, pulsadores de reset y turbo. En los modelos más modernos, el pulsador y la luz de turbo se suelen sustituir por los de sleep. Los modelos MIDI suelen traer 1 bahías más para dispositivos externos de 5 1/4, así como una F.A Tipos de cases Existen tres tipos de cases que son plenamente definidos: CASE DE ESCRITORIOS. Tienen bahias CASE MINITORRES. Tienen 7 bahias CASE TORRES. Tienen 10 o mas bahias Modelos de Case LOS MAS CONOCIDOS SON: CASES ATX ( MODELOS MEJORADOS ) Tienen una configuración que evita calentamiento e interferencia de conectores. CASES AT. Eran o son modelos antiguos o estándar Partes del Case FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 226 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q CD ROM FUENTE DE PUERTOS DISQUETERA PUERTOS BOTONES PUERTOS USB 4.4.3 BUSES BUS DE DATOS: Es la carretera entre los componentes de la computadora. Hay actualmente 2 partes: el bus local y el Bus Input-Output. BUS LOCAL: Sinopsis La velocidad de proceso ha sido, es, y será, una de las preocupaciones básicas de los diseñadores de sistemas, y una parte sustancial del rendimiento está directamente relacionada con la eficacia de las transferencias de datos en el interior de la máquina. El mecanismo de acceso directo a memoria DMA, previsto por los diseñadores del PC original, fue una primera aportación en este sentido, pero las necesidades y exigencias han ido creciendo de forma exponencial. Sistemas cada vez más capaces soportan aplicaciones cada vez más exigentes que requieren a su vez máquinas más veloces. La adopción de sistemas gráficos como estándar, incluso para ordenadores personales primero, y las posteriores exigencias multimedia, ha disparado las exigencias en este sentido. En esta búsqueda inacabable de mejores prestaciones, una de las líneas de actuación ha sido crear buses específicos que descongestionaran el cuello de botella que representan las transferencias de datos en el bus general FSB. Estas nuevas vías se han denominado genéricamente buses locales. Es el que provee la comunicación entre el sub-sistema de la memoria y el microprocesador, y del Bus entrada-salida. En cierto FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 227 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q equipo para optimizar la performance en el despliegue del video, este sub-sistema suele estar conectado directamente a este bus. BUS DE ENTRADA Y SALIDA: es el que provee la comunicación entre las tarjetas adaptadoras que soportan periféricos con el Bus local. La cantidad de datos que un bus puede mover se denomina Ancho y se mide en Bits. TIPOS DE BUSES: ISA: (Industry Standart Architectory) Esta arquitectura es originaria de la IBM AT y es comúnmente conocida como AT BUS. Es un Bus de 16 bits. Los conectores (SLOTS) del bus AT aceptan las viejas tarjetas de 8 bits de la arquitectura de las XT. Aun actualmente esta arquitectura es aceptable para la gran mayoría de los usuarios. MCA: (Micro Channel Architectory) es una arquitectura propietaria de IBM y no es compatible con los buses ISA y EISA. Es un bus de 32 bits. EISA: (Extended Industry Standart Architectory) Es un bus de 32 bits contrario al MCA. Es compatible con las tarjetas anteriores de 16 bits y 8 bits ISA. EISA no es una arquitectura propietaria. VESA: (Video Electronic Standart Asociation) es una extensión del bus principal del CPU, el cual corre a la velocidad externa del procesador y esta diseñado para periféricos de alta o baja velocidad del bus ISA. Unos de los dispositivos responsables de un mayor tráfico de datos son los adaptadores gráficos. Precisamente por ello son "mapeados en memoria", y ha sido la búsqueda de mejores rendimientos del sistema de video la responsable de la aparición de los primeros buses locales. Precisamente, la aparición del primero, el VLB ("VESA Local Bus") en 1992, está relacionado con la tecnología del video. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 228 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q El VLB fue introducido a raíz de la introducción de los 386 con el fin de sacar partido a las posibilidades de las nuevas generaciones de procesadores, en especial a sus buses internos de 32 bits. La solución consistió en conectar directamente con el procesador dos o tres de los dispositivos externos, que necesitaban de una conexión rápida, mediante un bus de 32 bits dotado de unos zócalos especiales. Los elementos que se solían conectar eran principalmente adaptadores de video, placas controladoras de disco duro (IDE y SCSI) y tarjetas LAN. Sin embargo, causaron bastantes problemas, en especial cuando se utilizaban dos o más de dichas tarjetas a frecuencias elevadas (para la época) de 50/60 MHz. Nota: Los conectores VLB eran de apariencia similar a los antiguos conectores EISA de 16 bits muy extendidos entonces, solo que añadiéndoles una tercera sección de contactos, lo que hacía que estos dispositivos se montaran en placas muy largas y notoriamente difíciles de conectar y desconectar de sus zócalos. PCI: (Pheripherat Component Interconnect) Es un bus que soporta 32 o 64 bits, que soporta varios periféricos que necesitan una rápida transferencia de datos. Bus AGP: AGP significa "Advanced Graphics Port". Se trata de un bus independiente del bus general dotado de un zócalo específico para tarjetas gráficas. El bus de datos AGP es de 32 bits a 66 MHz, aunque incluye la posibilidad de doblar o cuadruplicar las características básicas, hasta una tasa de transferencia máxima de 1064 Mbits por segundo. Nota: En realidad podría argumentarse que no es un bus en el sentido amplio, más bien se trata de una extensión de la norma PCI, razón por la cual en algunos aspectos es idéntica a aquella. Actualmente es un puerto de uso exclusivo para dispositivos gráficos de alta velocidad. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 229 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Backside bus: Algunos sistemas incluyen el denominado "Backside Bus", que conecta el procesador con la caché L 2 ( H5.2) utilizando la misma frecuencia que el procesador. Por ejemplo, el Pentium II dispone de dos módulos, en uno está el procesador propiamente dicho y la caché L1. En el otro está la caché L2 unida a la anterior por uno de estos buses la misma frecuencia que el procesador. 200/450 MHz frente a los 66/100 MHz del FSB. Bus CNR: En febrero de 2000 Intel anunció un nuevo estándar de nominado CNR ("Communication and Networking Riser"). Se trata de la especificación de un sistema de bus y conexión que permite instalar junto a la placa-base otras placas auxiliares, en las que se conecten dispositivos tales como controladores de red, módems, adaptadores ADSL [1] y subsistemas de audio que son cada día mas habituales en los PCs. La mencionada especificación proporciona interfaces para soportar audio multicanal; conectividad para redes caseras basadas en líneas telefónicas y del tipo Ethernet 10/100; módems analógicos de norma V90 y posibilidad de ampliación a nuevas tecnologías. La medida pretende facilitar a los diseñadores de placas-base la integración de los mencionados dispositivos, y de paso, simplificar su diseño, ya que permite mantener separados los dispositivos proclives a producir interferencias con los que son especialmente sensibles a ellas. Bus serie universal: USB ("Universal Serial Bus") Un nuevo estándar para comunicaciones serie que resuelve muchos de los inconvenientes de los antiguos puertos COM. Presenta algunas ventajas frente a los sistemas tradicionales: Soporta dos velocidades, 12 y 1.5 Mb/s; puede incluir alimentación a los dispositivos conectados (si sus demandas son pequeñas, +5 V.); pueden conectarse hasta 127 dispositivos en una FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 230 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q especie de cadena (similar a la SCSI aunque de menor velocidad) compartiendo todos ellos el mismo canal, y puede realizarse la conexión y desconexión en "caliente" (sin apagar el equipo). Actualmente todos los PCs disponen de un par de salidas USB y muchos dispositivos, como ratones, escáners, webcams, equipos de fotografía digital, etc. que antes se conectaban a través de puertos COM o LPT lo hacen ahora mediante USB. Bus IEEE 1394: Supuestamente el USB será reemplazado en el futuro por un nuevo estándar, el denominado IEEE 1394, Firewire o iLink. Debe su nombre a que fue propuesto en la recomendación número 1394 del IEEE ("Institute of Electrical and Electronics Engineers"), y es técnicamente muy superior al USB aunque menos popular por el momento. Se trata de un estándar de comunicación serie que permite dos conexiones síncronas o asíncronas simultaneas. La segunda se supone para comunicaciones que no son críticas, mientras que las síncronas permiten garantizar que la transmisión se realizará en un tiempo determinado, y se destina a transmisiones de alta prioridad como audio o video. Presenta una arquitectura escalable con distintas velocidades dentro de un único bus (100, 200 y 400 Mbps). Su topología puede ser lineal o ramificada, y físicamente está constituido por tres pares de cables. El primer par se encarga de la alimentación, que puede variar de 8 a 40 V. cc., los otros dos pares son de tipo trenzado incluidos en una funda plástica que los independiza. Al igual que el USB permite la conexión y desconexión en caliente, y es un estándar abierto (su utilización no supone pago de "royaltys" a ninguna compañía propietaria). Bus SCSI (Small Computer System Interface): El bus paralelo diferencial SCSI es un estándar de interconexión ANSI (American National Standards Institute) que define un bus de entrada/salida. La intención del estándar SCSI se hizo para tener un bus paralelo FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 231 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q multiterminal, rápido, que sea fácilmente actualizable y para mantener el paso de las nuevas tecnologías. El bus SCSI es comúnmente escogido para el control de disco duros, discos ópticos, escáners, impresoras, CDROM, DVD, etc. El SCSI-1 (asimétrico) y el SCSI-2 (diferencial) es un bus multiterminal, que permite conectar hasta ocho diferentes dispositivos, mientras que el SCSI-3 permitirá conectar hasta 32 dispositivos). En comparación con el SCSI asimétrico, el SCSI diferencial es más caro y necesita alimentación adicional. Sin embargo, los beneficios son: el costo de los circuitos integrados adicionales y la potencia requerida en muchas aplicaciones. Además es capaz de transferir a 10 MT/s (Fast SCSI) sin atención especial a las terminaciones y a velocidades más altas de 20 MT/s. La longitud del cable puede llegar a los 25 metros, comparado con los 3 metros o menos para el asimétrico. El bus SCSI está tiene un mínimo de 18 líneas de señal, de las cuales 9 son de datos (datos más paridad) y las demás son de control. Tiene una opción para añadir bytes extras, (Mega Bytes por segundo (MB/s)) si lo requiriere la aplicación. Los "drivers" utilizados para el SCSI-1 asimétrico son típicamente “open drain” de 48 mA y los receptores están comúnmente integrados en los circuitos controladores de SCSI. Para el SCSI-2 diferencial, se requieren lo típicos transmisores RS-485 externos. VELOCIDAD DEL BUS Existen varios métodos para implementar la transferencia de datos de un bus. Entre ellos se encuentran: FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 232 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q BUS MASTERIN: es una tecnología en la que una tarjeta conectada al bus tiene su propio procesador, por lo tanto el acceso directo a la memoria, cálculos y transferencia de datos se realiza sin utilizar el procesador principal del equipo quedando asi liberado para otros procesos. 4.4.4 FUENTE DE PODER Diferencias entre tipos de fuentes de alimentación, instalación paso a paso de fuentes ATX y consejos para su correcto funcionamiento. Intentaremos explicaros lo que es una Fuente de Alimentación, para que sirve cada cable que sale de ella, tipos y características, y finalmente como instalar una fuente ATX La Fuente de Alimentación, es un montaje eléctrico/electrónico capaz de transformar la corriente de la red eléctrica en una corriente que el pc pueda soportar. Esto se consigue a través de unos procesos electrónicos los cuales explicaremos brevemente. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 233 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas T r a n s U.T.E.Q f o r m a c i ó n . Este paso es en el que se consigue reducir la tensión de entrada a la fuente (220v o 125v) que son los que nos otorga la red eléctrica. Esta parte del proceso de transformación, como bien indica su nombre, se realiza con un transformador en bobina. La salida de este proceso generará de 5 a 12 voltios R e c t i f i c a c i ó n . La corriente que nos ofrece la compañía eléctrica es alterna, esto quiere decir, que sufre variaciones en su línea de tiempo, con variaciones, nos referimos a variaciones de voltajes, por tanto, la tensión es variable, no siempre es la misma. Eso lógicamente, no nos podría servir para alimentar a los componentes de un PC, ya que imaginemos que si le estamos dando 12 voltios con corriente FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 234 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q alterna a un disco duro, lógicamente no funcionará ya que al ser variable, no estaríamos ofreciéndole los 12 voltios constantes. Lo que se intenta con esta fase, es pasar de corriente alterna a corriente continua, a través de un componente que se llama puente rectificador o de Graetz. Con esto se logra que el voltaje no baje de 0 voltios, y siempre se mantenga por encima de esta cifra. F i l t r a d o Ahora ya, disponemos de corriente continua, que es lo que nos interesaba, no obstante, aun no nos sirve de nada, porque no es constante, y no nos serviría para alimentar a ningún circuito Lo que se hace en esta fase de filtrado, es aplanar al máximo la señal, para que no hayan oscilaciones, se consigue con uno o varios condensadores, que retienen la corriente y la dejan pasar lentamente para suavizar la señal, así se logra el efecto deseado. E s t a b i l i z a c i ó n Ya tenemos una señal continua bastante decente, casi del todo plana, ahora solo nos falta estabilizarla por completo, para que cuando aumenta o descienda la señal de entrada a la fuente, no afecte a la salida de la misma. Esto se consigue con un regulador. Tipos de Fuentes Después de comentar estas fases de la fuente de alimentación, procederemos a diferenciar los dos tipos que existen actualmente. Las dos fuentes que podremos encontrarnos cuando abramos un ordenador pueden ser: AT o ATX Las fuentes de alimentación AT, fueron usadas hasta que apareció el Pentium MMX, es en ese momento cuando ya se empezarían a utilizar FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 235 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q fuentes de alimentación ATX. Las características de las fuentes AT, son que sus conectores a placa base varían de los utilizados en las fuentes ATX, y por otra parte, quizás bastante más peligroso, es que la fuente se activa a través de un interruptor, y en ese interruptor hay un voltaje de 220v, con el riesgo que supondría manipular el P C . También destacar que comparadas tecnológicamente con las fuentes ATX, las AT son un tanto rudimentarias electrónicamente hablando. En ATX, es un poco distinto, ya que se moderniza el circuito de la fuente, y siempre está activa, aunque el ordenador no esté funcionando, la fuente siempre está alimentada con una tensión pequeña para mantenerla en e s p e r a . Una de las ventajas es que las fuentes ATX no disponen de un interruptor que enciende/apaga la fuente, si no que se trata de un pulsador conectado a la placa base, y esta se encarga de encender la fuente, esto conlleva pues el poder realizar conexiones/desconexiones por software. Existe una tabla, para clasificar las fuentes según su potencia y caja. Sobremesa AT => 150-200 W Semitorre => 200-300 W Torre => 230-250 W Slim => 75-100 W Sobremesa ATX => 200-250 W No obstante, comentar, que estos datos son muy variables, y únicamente son orientativos, ya que varía según el numero de dispositivos conectados al PC. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 236 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Conexión de Dispositivos En Fuentes AT, se daba el problema de que existían dos conectores a conectar a placa base, con lo cual podía dar lugar a confusiones y a cortocircuitos, la solución a ello es basarse en un truco muy sencillo, hay que dejar en el centro los cables negros que los dos conectores tienen, así no hay forma posible de equivocarse. En cambio, en las fuentes ATX solo existe un conector para la placa base, todo de una pieza, y solo hay una manera de encajarlo, así que por eso no hay problema FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 237 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Existen dos tipos de conectores para alimentar dispositivos: El más grande, sirve para conectar dispositivos como discos duros, lectores de cd-rom, grabadoras, dispositivos SCSI, etc... FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 238 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Mientras que el otro, visiblemente más pequeño, sirve para alimentar por ejemplo disqueteras o algunos dispositivos ZIP. Instalación de una fuente ATX Para instalar una fuente de alimentación ATX, necesitaremos un destornillador de punta de estrella. Empezaremos por ubicar la fuente en su sitio, asegurando que los agujeros de los tornillos, coinciden exactamente con los de la caja. Una vez hecho esto, procederemos a atornillar la fuente. Acto seguido, conectaremos la alimentación a la placa base con el conector anteriormente comentado, y realizaremos la misma tarea con el resto de los dispositivos instalados. Un punto a comentar, es que solo hay una manera posible para realizar el conexionado de alimentación a los dispositivos, sobretodo, NUNCA debemos FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 239 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q forzar un dispositivo. Tras realizar todas las conexiones, las revisaremos, y procederemos a encender el equipo. C o n s e j o s Cuidado con tocar el interruptor selector de voltaje que algunas fuentes llevan, este interruptor sirve para indicarle a la fuente si nuestra casa tiene corriente de 220v o 125v si elegimos la que no es tendremos problemas. Es conveniente, revisar de tanto en tanto, el estado del ventilador de la fuente, hay que pensar, que si no tenemos instalado en la parte posterior del equipo un ventilador adicional, es nuestra única salida de aire. Un ventilador de fuente defectuoso puede significar el final de tu equipo, elevando la temperatura del sistema por encima de la habitual y produciendo un fallo general del sistema. También cabe destacar, en como elegir la fuente, si tenemos pensado de conectar muchos dispositivos, como por ejemplo, dispositivos USB, discos duros, dispositivos internos, etc... En el caso de que la fuente no pueda FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 240 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q otorgar la suficiente tensión para alimentar a todos los dispositivos, se podrían dar fallos en algunos de los mismos, pero pensar que si estamos pidiendo más de lo que nos otorga la fuente, podemos acabar con una placa base quemada, una fuente de alimentación quemada, un microprocesador quemado, y un equipo flamante en la basura... 4.4.5 BIOS BIOS significa Basic Input/oputput System, o lo que es lo mismo, Sistema Básico de Entrada y Salida... Con solo este dato, la mayoría de los usuarios se quedarán tal y como estaban, sino un poco más confusos. Aclarando conceptos, se trata de un programa especial, que se pone en marcha al encenderse el PC, comprueba que todos los periféricos funcionan correctamente, verifica el tipo y el funcionamiento del disco duro, de la memoria, etc., busca nuevo hardware instalado, etc La BIOS no se carga como si de un sistema operativo se tratase, sino que viene ya incorporada a la placa base en un chip de memoria PROM. Actualmente, la mayoría de las BIOS pueden ser actualizadas por software, pero no pueden cambiarse. Para ello sería necesario cambiar físicamente el chip de la placa base o, más seguramente, la placa base por completo. La BIOS actúa durante un breve período de tiempo tras encender el ordenador: solamente durante los primeros segundos en que la pantalla primaria nos muestra los discos duros y cd-rom que tenemos montados en el sistema. Después, cede el control del PC al sistema operativo. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 241 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Al encender la computadora, el BIOS hace una comprobación del sistema, por ejemplo para verificar la disponibilidad de discos duros instalados o el acceso a memoria. Los sistemas actuales constan de un BIOS programable, que puede ser actualizado mediante un software específico. En estos casos se dispone de una batería que mantiene la información de cada sistema concreto, mientras el ordenador o computadora permanece desconectado de la red. Muchas de las opciones del BIOS pueden ser definidas mediante un sistema de menús al que puede accederse, normalmente, mediante la pulsación de alguna tecla antes del arranque del sistema operativo. Así, por ejemplo, se podrán fijar factores de trabajo del hardware, tales como el modo de caché del procesador, la secuencia de arranque desde disquete, disco duro y unidad de CD-ROM, la frecuencia de refresco de memoria y otros. Para acceder a la BIOS, debemos de aprovechar esos instantes en que está activa. Por lo general, durante ese tiempo aparece un mensaje en la parte inferior de la pantalla que pone algo como 'Press DEL to enter setup', de forma que podremos acceder a esta BIOS pulsando <Supr,>, aunque a otras BIOS se accede con <Alt.>+<F1>, o con otras combinaciones de teclas. Si intentamos entrar en la BIOS cuando ya no está activa, no lo conseguiremos, así que tendremos que reiniciar el PC e intentarlo de nuevo. 4.4.6 CMOS ¿Qué es un CMOS y qué debo saber acerca de él? FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 242 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Cuando IBM diseñó el PC XT, había pocas opciones en cuanto a la configuración del sistema. Indicábamos al equipo elementos de configuración como el tipo de monitor y la presencia de unidades de disquete mediante la configuración de una serie de conmutadores DIP (dual inline package) montados en la placa base. Con la aparición de los equipos IBM AT, el número de parámetros de configuración empezó a aumentar. Se hizo obvio que gran parte de la placa base quedaría ocupada por conmutadores DIP, si los equipos seguían usándolos. IBM desarrolló la idea de reemplazar los conmutadores DIP por RAM que pudiera conservar la configuración apropiada. La compañía seleccionó un tipo de RAM estática llamada CMOS. CMOS significa Complimentary Metal Oxide Semiconductor (Semiconductor complementario de óxido metálico), que es el tipo de material usado en la construcción del chip. Gracias al bajo consumo de corriente de la RAM CMOS, la RAM puede funcionar con una batería de larga duración incorporada, por lo que la RAM conserva su memoria incluso con el equipo apagado. (La misma batería ejecuta el reloj en tiempo real incorporado cuando el equipo está apagado; habitualmente este reloj está incrustado en el chip del CMOS.) El CMOS da al equipo el mismo tipo de información que los conmutadores DIP daban al XT, información que aparece en forma de unos y ceros en cada bit del CMOS. La principal diferencia es la cantidad de información que se almacena en el CMOS. La información del CMOS existente en las máquinas de hoy en día puede dividirse en cinco categorías principales: Información básica de configuración, que generalmente incluye una utilidad de configuración automática que detecta los parámetros correctos de la unidad de disco duro Configuración para ajustar el rendimiento del sistema FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 243 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Selección de características de ahorro de energía Configuración de la contraseña para el hardware Configuración de los periféricos integrados Al iniciar el equipo, el BIOS (sistema básico de entrada y salida) del sistema lee la información almacenada en el CMOS de manera que el BIOS pueda usar esos valores al configurar el equipo. Acceso al programa de configuración del CMOS En los equipos más recientes aparece un mensaje en la pantalla durante el proceso de inicio que indica la tecla o combinación de teclas que hay que presionar para iniciar el programa de configuración del CMOS. El manual suministrado con la placa base también debe contener esa información. Uno de los métodos más comunes es presionar la tecla Supr durante la secuencia de inicio. A veces, puede aparecer el programa de configuración si cambia la configuración de la máquina (por ejemplo, si desenchufa un cable de una unidad o quita algo de RAM), ya que la configuración del sistema ya no coincidiría con los parámetros almacenados en el CMOS. Si prueba este método para tener acceso al CMOS, no intente volver a conectar el dispositivo con la máquina encendida. Si desconectó una unidad de disco duro, anote el valor que aparece en la configuración del CMOS para la unidad y configúrelo con un valor diferente. De esta forma, debe poder volver a conectar la unidad y tener de nuevo acceso a la configuración del CMOS cuando inicie el equipo. A continuación, restablezca los valores de la unidad a sus valores originales y continúe trabajando con el CMOS. Si trabaja en un equipo más antiguo, quizá necesite el disco de instalación que venía con él. Ese disco contiene un programa de instalación que puede utilizar para obtener acceso a la configuración del CMOS. En caso de que lo haya perdido, debería encontrar un sitio en Internet del que descargar el programa. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 244 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Una vez que haya entrado en el programa de configuración del CMOS, verá un menú que le lleva a varias páginas de opciones del CMOS. Las opciones de menú del ejemplo que se muestra a continuación aparece en el programa del CMOS para Pentium de Award Software Inc.: Standard CMOS Setup BIOS Features Setup Chipset Features Setup Power Management Setup PNP/PCI Configuration Load Setup Defaults Integrated Peripherals Supervisor Password User Password IDE HDD Auto Detection Save & Exit Setup Exit Without Saving Puede realizar cambios en la mayoría de los elementos de configuración del CMOS si resalta el elemento seleccionado y presiona la tecla RE PÁG o AV PÁG para alternar entre las opciones disponibles. Si presiona la tecla F1, aparecerá una pantalla de ayuda relativa al elemento resaltado. Desgraciadamente, la mayoría de estas pantallas de ayuda dan poca información y todo lo que suelen hacer es mostrar la lista de opciones disponibles e indicar los parámetros predeterminados. La documentación que viene con las placas base tampoco es mucho mejor. Antes de hacer cualquier cambio en la configuración del CMOS (y aunque no piense hacer ninguno) debe imprimir o anotar todos los parámetros actuales FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 245 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q para que pueda recuperarlos en caso de problemas. Bastará con presionar la tecla IMPR PANT del teclado. Recuerde que si está usando una impresora láser, tendrá que presionar manualmente el botón de avance de página de la impresora para poder imprimir. (Una impresora láser debe recibir un carácter de "fin de página" para saber que puede seguir e imprimir cada página.) Si utiliza una impresora conectada mediante un cable de puerto de bus serie universal (USB), no podrá imprimir a menos que el sistema operativo esté en ejecución. También puede buscar software al que pueda hacer un download de Internet, el cual leerá automáticamente su CMOS y escribirá la configuración en un archivo. No guarde el archivo en la unidad de disco duro porque si se dañara la configuración, quizá no podría tener acceso a la unidad. Es mejor que guarde la información en un disquete de inicio. Cuando empiece a cambiar la configuración del CMOS, le aconsejo que cambie sólo un elemento cada vez. Después, pruebe bien el equipo antes de hacer otro cambio. La configuración predeterminada del CMOS en lo que se refiere al rendimiento suele ser bastante conservadora. Esto significa que, sin cambiar ningún componente, hay grandes posibilidades de que aumente algo el rendimiento de su máquina. Con sólo irse de las opciones predeterminadas una a una hasta que surja un problema, podrá ajustar el rendimiento del equipo hasta aprovechar las máximas posibilidades de sus componentes actuales. No causará ningún daño con esto pero, como está forzando los límites del rendimiento, querrá asegurarse de que sabe cuál de los elementos cambiados es el que "se queja". Definir la configuración estándar del CMOS La configuración estándar es probablemente la página más fácil de configurar, ya que consiste simplemente en decir al equipo la fecha y la hora, así como el tipo y el número de unidades presentes. Las entradas para la unidad o unidades de disco duro pueden obtenerse automáticamente con la utilidad de detección automática de disco duro IDE, que se encuentra en otra selección de menú. Si está trabajando con una máquina ya configurada, asegúrese de registrar los parámetros actuales del disco duro. Podrían no coincidir con los FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 246 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q parámetros propuestos por la utilidad de detección automática. En tal caso, sólo funcionarán los valores que utilizó al formatear la unidad. También se muestra la cantidad de memoria RAM instalada. Sin embargo, en la mayoría de los equipos modernos es el BIOS el que se encarga de esta entrada automáticamente. Configurar las características del BIOS Algunas utilidades de configuración pueden referirse a esta página como la configuración avanzada del CMOS. La página simplemente le permite establecer las opciones seleccionables por el usuario que se encuentran en el BIOS del equipo. La mayor parte de las opciones de la configuración de las características del BIOS no son decisivas para determinar si el sistema funcionará o no. Puede establecer opciones de configuración para sucesos que tengan lugar durante el proceso de inicio. Una de las opciones es el orden en que se comprueban las unidades de un sistema operativo. Aparecerán opciones como A:, C: o C:, A: o CDROPM, C:. Una vez instalado el sistema operativo, configurar el CMOS para que compruebe la unidad A en último lugar o para que no la compruebe evitará la transferencia de virus del sector de inicialización desde un disquete infectado al disco duro. Las máquinas más recientes cuentan a menudo con una opción de advertencia contra virus. Dicha opción hace referencia a una característica del BIOS que intercepta cualquier software que intente escribir en el sector de inicialización del disco duro. Mantenga habilitada esta característica, a menos que instale un sistema operativo. También tiene la opción de habilitar o deshabilitar tanto la caché interna como la externa. Ambas deben habilitarse con el fin de obtener un mejor rendimiento, aunque deshabilitar la caché puede ser una manera fácil de averiguar si una RAM de caché defectuosa es la causa de posibles errores en el sistema. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 247 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Puede habilitar una característica llamada sombra de ROM para la ROM de vídeo y de sistema. Verá igualmente opciones para todos los adaptadores instalados en el sistema que tengan ROM incorporada. La sombra de ROM copia el contenido de la ROM, que es relativamente lenta, a la RAM, más rápida, aumentando así la velocidad del sistema. Habilitar la característica de "sombra" para la ROM de video y de sistema probablemente acelerará el sistema. No debe habilitar la característica de sombra de ROM del adaptador, a menos que tenga un adaptador con ROM incorporada en la dirección específica mostrada. La opción Fast Gate A20 controla la línea de dirección A20 utilizada para tener acceso a la memoria situada por encima de un megabyte. Esta opción debe estar habilitada casi siempre. Instalación de las funciones de Chipset La ventana Chipset Features Setup le permite establecer las opciones para configurar las características del conjunto de chips que controlan el rendimiento de la máquina. Una vez más, antes de cambiar cualquier cosa, asegúrese de anotar todos los parámetros actuales. Si su equipo tiene una placa base socket 7 y no es un diseño propio, hay grandes posibilidades de que la placa base sea compatible con microprocesadores de distintos fabricantes. La placa base debe ser compatible con las distintas velocidades de microprocesadores de todas estas marcas. La cantidad de caché interna de dichos microprocesadores también es variable, lo cual repercutirá en el tiempo de envío de los datos al bus. La placa base será compatible probablemente tanto con la configuración de la memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM) como con la de la memoria dinámica sincrónica de acceso aleatorio (SDRAM). La DRAM puede ser con FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 248 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q paridad, sin paridad o EDO (salida de datos mejorada). También puede haber una disposición para optimizar el uso de memoria de velocidades distintas. Su placa base puede contener también una ranura de vídeo de puerto de gráficos acelerados (AGP) con las características del conjunto de chips necesarias para ser compatible con diferentes controladores de vídeo AGP. Considerando la gama de hardware que una placa base puede admitir, es sorprendente lo fácil que puede ser configurar una. Autoconfiguración Si la opción Autoconfigure está habilitada, algunas de las opciones de la pantalla Chipset Features Setup se ajustarán automáticamente. Probablemente sea conveniente dejar esta característica habilitada, a menos que el software sea capaz de medir las ganancias o pérdidas de rendimiento (y que tenga tiempo para comprobar el mayor número posible de combinaciones de parámetros de configuración). Deje los elementos restantes de esta página con su configuración predeterminada, a menos que sólo quiera hacer experimentos. Como es de suponer, al cambiar ciertos parámetros disminuye el rendimiento de su máquina. Por otra parte, modificando otros aumentará el rendimiento hasta alcanzar un punto en que, al ir demasiado rápido, el sistema empiece a bloquearse o producir errores. Instalación de Power Management Si su equipo se declara "ecológico", probablemente tendrá una pantalla en la que se puedan ajustar las características de administración de energía. El primer elemento generalmente le ofrece la posibilidad de habilitar o deshabilitar los parámetros de ahorro de energía predeterminados o configurables por el usuario. Dichos parámetros consisten, en general, en cuándo y cómo el monitor, la CPU y las unidades de disco duro entran en modo de reducción de consumo de energía y, más concretamente, qué operaciones harán que vuelvan a activarse. Es realmente difícil estropear algo aquí. Lo peor que podría hacer es cambiar una configuración que no le gustara y tener que volver a configurar. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 249 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Plug and Play/PCI Configuration En la pantalla Plug and Play/PCI (Peripheral Component Interconnect) Configuration se establecen las reglas básicas que deben seguir los dispositivos de bus PCI y Plug-and-Play. Puede decir a esos dispositivos qué recursos del sistema estarán disponibles y en qué orden. Del mismo modo, también puede indicar al BIOS si el sistema operativo es compatible o no con Plug-and-Play. Estas características no mejorarán ni reducirán el rendimiento de la máquina. Probablemente habrá una opción para configurar estos parámetros automáticamente. Inténtelo con la opción de configuración automática y, si todo funciona correctamente, conserve esos parámetros porque serán los adecuados para la configuración actual. La única razón de cambiarlos sería en el caso de que tuviera problemas posteriormente, al intentar agregar un dispositivo adicional. En ese caso, quizá necesite volver a esta pantalla. Si elige controlar manualmente los recursos asignados al bus PCI, puede seleccionar individualmente la solicitud de interrupción (IRQ) disponible para el bus PCI o se asignará a un dispositivo de arquitectura estándar industrial (ISA) heredada. Ello requerirá algún trabajo adicional por su parte, ya que tendrá que registrar la configuración IRQ para cualquier dispositivo ISA instalado en el sistema y reservarlo para uso de ese dispositivo concreto. Algunos equipos tienen una característica ampliada en la página de configuración PCI del CMOS que es válida no sólo con las opciones anteriormente mencionadas. Es mejor dejar la configuración con sus valores predeterminados si, en principio, todo funciona correctamente. Load Setup Defaults La opción Load Setup Defaults es una especie de parámetros globales de configuración automática. Puede que algunos de los elementos no se configuren con sus valores más eficaces, pero lo más probable es que ofrezcan FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 250 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q una configuración confiable que le permitirá ajustar los diferentes parámetros, uno a uno. Integrated Peripherals La sección Integrated Peripherals se ocupa de los dispositivos integrados en la placa base. Dicha integración es la pauta habitual en los equipos modernos, pero las máquinas más antiguas tienen la mayoría de los dispositivos de E/S en tarjetas controladoras independientes. Si abre su equipo Pentium, debe ver en la placa base los puntos de conexión con los cables que llevan a los puertos serie; también debe ver un puerto paralelo, un puerto para mouse PS/2, unidades de electrónicas de dispositivos integradas (IDE), disquetes, un puerto de infrarrojos y un puerto USB. Todos ellos tienen los controladores integrados en la placa base del equipo. Como los controladores de esos dispositivos están integrados en el conjunto de chips de la placa base, puede configurarlos mediante el programa de configuración del CMOS. Puede que algunos elementos sólo tengan la opción de habilitar o deshabilitar. En el caso del controlador IDE, al habilitarlo puede encontrarse con opciones de configuración para cada unidad IDE. En general, funcionará si selecciona Auto. En el caso de los puertos en serie y paralelo, puede seleccionar las IRQ y las direcciones para esos puertos. Puede configurar cada puerto como Com 1, 2, 3 ó 4. Además, también puede configurar el modo de puerto paralelo como puerto paralelo avanzado (EPP), proceso paralelo escalable (PSS) o puerto con capacidades mejoradas (ECP). Esta configuración es conveniente si tiene intención de conectar al puerto un cable y un dispositivo compatibles con IEEE-1284. ¿Desea guardar los cambios? Cualquier cambio realizado se escribirá en el CMOS sólo si elige la opción Save Changes And Exit al terminar. Si no desea guardar ningún cambio, elija Exit Without Saving. (Esta es una vía de escape bastante útil si cree que ha podido cambiar un parámetro accidentalmente y no recuerda su valor inicial.) FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 251 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 4.4.7 PILA La pila permite suministrar la energía necesaria al Chip CMOS para que el BIOS se mantenga actualizado con los datos configurados. Sin ella, cada vez que encendiéramos tendríamos que introducir las características del disco duro, del Chipset, la fecha y la hora, entre otros. Esta pila puede durar entre 2 a 5 años y tiene voltaje de 3.5 V y es muy similar a las del reloj solo que un poco más grande. La forma de conectarse es muy fácil, ya que las mayorías de las tarjetas madre incorporan un pequeño conector para ella en donde ajusta a presión 4.4.8 RANURAS DE EXPANSION Todas las placas que contiene el ordenador están montadas sobre su correspondiente ranura, aunque se denominan propiamente de extensión las sobrantes. Es decir, un ordenador llevará una ranura AGP porque es necesaria para la tarjeta gráfica, pero no conozco ninguno que lleve dos, luego no sería en sí misma una ranura de expansión, no expande nada, sólo que es necesaria. Es la diferencia, quizás ligeramente sutil, entre slot o ranura (el significado es idéntico) y la de expansión. Entre estas, y en las placas que habitualmente se utilizan en estos momentos, se dejan sobrantes ranuras del tipo PCI e ISA, a pesar de que las tarjetas ISA (Industry Standard Architecture) fueron un complemento de las AT de 8 bits que dejaron de fabricarse hace años, y entraron en funcionamientos las ISA de 16, aunque cada vez son menos los periféricos que las utilizan, y más las placas base que no las incorporan. A pesar de ello, no se extinguen, incluso se modificaron pues las antiguas había que configurarlas "a mano" a través de puentes, mientras que las actuales son Plug&Play. Las PCI (Peripheral Component Interconnect), por contra, es el estándar, y aunque originariamente llevan un bus de 32 bits también se especificó y se incluyen las de 62 bits, aunque es normal que exista compatibilidad entre ambas. En cualquier caso estamos hablando de los más utilizado, que son las placas base PCI, y en ellas los programas de la BIOS (los de configuración del ordenador) tienen un apartado concreto de configuración de las PCI y FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 252 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Plug&Play, necesario a pesar de que una tarjeta PCI incorporada a una ranura de este tipo es automáticamente localizada sin necesidad de más complicaciones, pero aparte de ser detectadas, las hay que es necesario que sean configuradas, como pueden ser las de red 4.4.9 TARJETAS TARJETAS ACELERADORAS En informática, una placa de circuito impreso que amplía las capacidades del microprocesador principal de un equipo o lo sustituye por otro más rápido. La tarjeta aceleradora permite al usuario ampliar un sistema dotándolo de un microprocesador más rápido sin necesidad de sustituir las tarjetas, unidades, teclado o caja. Esto reduce sustancialmente el precio total del sistema. En la actualidad está muy extendido el uso de tarjetas aceleradoras gráficas, muy apropiadas para el uso con entornos gráficos ya que liberan de trabajo al microprocesador al realizar funciones gráficas específicas en tiempo real. TARJETAS DE EXPANSION Tarjeta de expansión, en informática, tarjeta de circuitos integrados conectable al bus (trayectoria principal de transferencia de datos) de una computadora a través de los zócalos de expansión. Las tarjetas de expansión típicas sirven para añadir memoria, controladoras de unidad de disco, controladoras de vídeo, puertos serie o paralelo y dispositivos de módem internos. Por lo general, se suelen utilizar indistintamente los términos placa y tarjeta para referirse a todas las tarjetas de expansión. TARJETAS DE VIDEO Con estas tarjetas de interfase, se efectúa la comunicación entre la tarjeta principal y el monitor. Externamente, la tarjeta de video posee el respectivo conector para el monitor que se desea instalar. Existen varias clases de tarjetas de video, dependiendo especialmente del tipo de monitor que se vaya a utilizar. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 253 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Así entonces, podemos tener una tarjeta de video para monitor VGA o una tarjeta de video para monitor CGA, etc. La función principal de esta tarjeta es la conversión de los datos digitales destinados al monitor, en varia señales que contienen la información de cada uno de los tres colores primarios que se llevarán hasta el. Con la combinación de estos colores y una buena tarjeta, se pueden mostrar hasta 16 millones de colores diferentes en la pantalla de video. HISTORIA DE LAS TARJETAS DE VIDEO En el principio, los ordenadores eran ciegos; todas las entradas y salidas de datos se realizaban mediante tarjetas de datos perforadas, o mediante el teclado y primitivas impresoras. Un buen día, alguien pensó que era mucho más cómodo acoplar una especie de televisor al ordenador para observar la evolución del proceso y los datos, y surgieron los monitores, que debían recibir su información de cierto hardware especializado: la tarjeta de vídeo. MDA En los primeros ordenadores, los gráficos brillaban... por su ausencia. Las primeras tarjetas de vídeo presentaban sólo texto monocromo, generalmente en un agradable tono ámbar o verde fosforito que dejaba los ojos hechos polvo en cuestión de minutos. De ahí que se las denominase MDA, Monochrome Display Adapter. CGA Luego, con la llegada de los primeros PCs, surgió una tarjeta de vídeo capaz de presentar gráficos: la CGA (Computer Graphics Array, dispositivo gráfico para ordenadores). Tan apasionante invento era capaz de presentar gráficos de varias maneras: Resolución de 320X200 a 4 colores Resolución de 640X200 a 2 colores (Monocromo) HERCULES FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 254 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Se trataba ésta de una tarjeta gráfica de corte profundamente profesional. Su ventaja, poder trabajar con gráficos a 720x348 puntos de resolución, algo alucinante para la época; su desventaja, que no ofrecía color. EGA Otro inventito exitoso de IBM. Una tarjeta capaz de: Tener Resolución de 320X200 y 16 colores. Resolución de 640X200 y 16 colores. Resolución de 640X350 y 16 colores. VGA El estándar, la pantalla de uso obligado desde hace ya 10 años. Tiene multitud de modos de vídeo posibles, aunque el más común es el de 640x480 puntos con 256 colores, conocido generalmente como "VGA estándar" o "resolución VGA". SVGA, XGA y superiores El éxito del VGA llevó a numerosas empresas a crear sus propias ampliaciones del mismo, siempre centrándose en aumentar la resolución y/o el número de colores disponibles. Entre ellos estaban: SVGA800x600 y 256 colores XGA1024x768 y 65.536 colores IBM 8514/A1024x768 y 256 colores (no admite 800x600)De cualquier manera, la frontera entre unos estándares y otros es sumamente confusa, puesto que la mayoría de las tarjetas son compatibles con más de un estándar, o con algunos de sus modos. Además, algunas tarjetas ofrecen modos adicionales al añadir más memoria de vídeo. TARJETAS GRÁFICAS Las tarjetas gráficas, o de vídeo, son los componentes encargados de crear y manejar las imágenes que vemos en nuestro monitor. Con la utilización masiva de imágenes digitales, estas tarjetas han aumentado su importancia, FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 255 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q ya que gran parte de la comodidad y de la eficacia que obtengamos en el uso de un ordenador depende de ellas. Todas las tarjetas actuales se conectan al bus PCI, las más antiguas, o al AGP. Recordemos que del bus AGP (Accelerated Graphic Port) podemos encontrar las versiones 2x y 4x. Claro está que el AGP es bastante mejor porque permite el acceso a la memoria RAM y además hay muchos más modelos. TARJETAS DE ACOPLE Es una tarjeta con circuito impresos que se añade a la computadora para proveeré la de capacidades adicionales. Los adaptadores o tarjetas de acople más común incluyen tarjetas de video, tarjetas de red, tarjetas de MULTI I/O (input/output), etc. TARJETAS DE FAX MODEM Cuando el fax módem es interno la forma de conexión entre este y la tarjeta principal, se hace a través de los slots o ranuras de expansión. Esta tarjeta, posee los conectores externos que sirven como entrada de la línea telefónica y del aparato de teléfono. TARJETAS DE SONIDO Es una tarjeta, que convierte la información de sonido digital, que se envía desde la tarjeta principal, en señales de audio que pueden ser escuchadas por el oído humano. Estas tarjetas podían manejar una señal de audio digital de hasta 8 bits, con una frecuencia de muestreo que en raras ocasiones excedías los 22 KHz. Sin embargo, aún esa resolución tan regular resultaba extraordinaria comparada con los primeros sonidos tipo sep del alta voz incluido como 1única fuente de sonido en las primeras computadoras FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 256 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q TARJETAS DE INTERFAZ Son tarjetas con circuitos electrónicos diseñadas para ser insertadas en los slots o ranuras de expansión de la tarjeta principal de las computadoras. Con estas tarjetas, figura 1.61, podemos entablar comunicación entre la tarjeta principal y una serie de dispositivitos internos y externos que le sirven para la ejecución de diferentes tareas propias de un sistema de cómputo. Entre estas tareas están el manejo del video para el monitor o pantalla, el almacenamiento o lectura de información en dispositivos externos como unidades de cinta, CD-ROM y otros, la conversión de sonidos digital en sonido análogo, la conversión de datos digitales en una señal telefónica, etc. TARJETAS MULTI I/O Es una tarjeta, que posee varios conectores destinados a las entrada y a las salidas de datos de distintos dispositivos y periféricos de la computadora. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 257 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q También recibe el nombre de tarjeta controladora y en ella encontramos los puertos seriales, los puertos paralelos, la conexión para los discos duros y las unidades de disco flexible, entre otros. Entre los conectores externos que tiene esta tarjeta, podemos mencionar el serial COM1 conector macho DB 25 ( 25 Pines) y el puerto paralelo con un conector macho DB 25 ( 25 Pines ) destinado a la impresora. En las nuevas tarjetas principales, la tarjeta multi I/O no es necesaria, ya que los servicios que esta prestaría, ya viene incluidos dentro de la circuitería de dicha tarjeta principal. 4.4.10 DE MEMORIA BANCOS Generalmente, la memoria en una computadora está diseñada y dispuesta en bancos de memoria. Un banco de memoria es un grupo de sockets o módulos que forman una unidad lógica. Por lo tanto, los sockets de memoria que están dispuestos físicamente en filas pueden ser parte de un banco o pueden dividirse en diferentes bancos. La mayoría de los sistemas computacionales tienen dos o más bancos de memoria, generalmente se llama banco A, banco B, y así sucesivamente. Y cada sistema tiene reglas o convenciones de la forma en que se deben llenar los bancos de memoria. Por ejemplo, algunos sistemas computacionales requieren que todos los sockets en un banco se llenen con el mismo módulo de capacidad. Algunas computadoras requieren que el primer banco aloje los módulos de capacidad más altos. Si no se siguen las reglas de configuración, la computadora no encenderá y no FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 258 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q reconocerá toda la memoria en el sistema. Con frecuencia puede encontrar las reglas de configuración de memoria específicas para su sistema de computadora en el manual del sistema de la computadora. También puede utilizar lo que se llama el configurador de memoria. La mayoría de los fabricantes de memoria de terceras partes ofrecen configuradores de memoria gratis disponibles en forma impresa o que se accesan en forma electrónica a través de la Web. Los configuradores de memoria le permiten buscar la computadora y encontrar los números de partes y las reglas de configuración de memoria especiales que aplican a su sistema. 4.4.11 MEMORIAS MEMORIA RAM Concepto RAM (Random Access Memory): memoria de acceso aleatorio, volátil TIPOS DE MEMORIA RAM DRAM (Dynamic RAM) VRAM (Vídeo RAM) SRAM (Static RAM) FPM (Fast Page Mode) EDO (Extended Data Output) BEDO (Burst EDO) SDRAM (Synchronous DRAM) DDR SDRAM ó SDRAM II (Double Data Rate SDRAM) PB SRAM (Pipeline Burst SRAM) RAMBUS ENCAPSULADOS FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 259 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q SIMM (Single In line Memory Module) DIMM (Dual In line Memory Module) DIP (Dual In line Package) Memoria Caché ó RAM Caché RAM Disk MEMORIA RAM MEMORIAS RAM FPM RAM (SIMM FPM RAM) FPM RAM (DIMM FPM RAM) EDO RAM(SIMM EDO) SDRAM (DIMM SDRAM PC 66) SDRAM (DIMM SDRAM PC 100) SDRAM (DIMM SDRAM PC 133) DDR SDRAM (DIMM DDR SDRAM PC 1600) DDR SDRAM (DIMM DDR SDRAM PC 2100) SGRAM DRAM (SIMM) DRAM (DIMM) VELOCIDAD 70,60,50 NS 70,60,50 NS 20 a 50 MHZ 66 MHZ 100 MHZ 133 MHZ 200 MHZ 266 MHZ 266 MHZ 80 o 70 NS 80 o 70 NS CAPACIDAD DE MANEJO DE DATOS 32 BITS 64 BITS 32 BITS 64 BITS 64 BITS 64 BITS 64 BITS 64 BITS 64 BITS 16 o 32 BITS 64 BITS FUNDAMENTOS DE COMPUTACION CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO 128 MB 128 MB 128 MB 256 MB 256 MB 256 MB 256 MB 256 MB 256 MB PINES 30 o 72 PINES 168 PINES 72 PINES 168 PINES 168 PINES 168 PINES 184 PINES 184 PINES 30 o 72 PINES 168 PINES 260 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q MEMORIAS RAM VELOCIDAD DDR SDRAM PC 133 DDR SDRAM PC 200 DDR SDRAM PC 266 DRDRAM RDRAM (RAMBUS PC 600) RDRAM (RAMBUS PC 700) RDRAM (RAMBUS PC 800) RDRAM(DIRECT RAMBUS RAM) MDRAM (MULTIBANK RAM) 133 MHZ 200 MHZ 266 MHZ 800 MHZ 300 MHZ 356 MHZ 400 MHZ 533 MHZ ESDRAM SLDRAM (SYSNCLINK DRAM) 133 MHZ o 150 MHZ (MODO DOBLE) 400,800 MHZ HASTA 1,6 GHZ, 3,2 GHZ (MODO DOBLE) CAPACIDAD DE TRANSFERENCIA 1,06 GB/S 1,6 GB/S 2,1 GB/S 1,06 GB/S 1,2 GB/S 1,4 GB/S 1,6 GB/S 1,6 GB/S 1 GIGA/S 1,6 GB/S HASTA 3,2 GB/S 800 MB/S HASTA 4 GB/S FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 261 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q CONCEPTO RAM: Siglas de Random Access Memory, un tipo de memoria a la que se puede acceder de forma aleatoria; esto es, se puede acceder a cualquier byte de la memoria sin pasar por los bytes precedentes. RAM es el tipo más común de memoria en las computadoras y en otros dispositivos, tales como las impresoras. Hay dos tipos básicos de RAM: DRAM (Dynamic RAM), RAM dinámica SRAM (Static RAM), RAM estática Los dos tipos difieren en la tecnología que usan para almacenar los datos. La RAM dinámica necesita ser refrescada cientos de veces por segundo, mientras que la RAM estática no necesita ser refrescada tan frecuentemente, lo que la hace más rápida, pero también más cara que la RAM dinámica. Ambos tipos son volátiles, lo que significa que pueden perder su contenido cuando se desconecta la alimentación. En el lenguaje común, el término RAM es sinónimo de memoria principal, la memoria disponible para programas. En contraste, ROM (Read Only Memory) se refiere a la memoria especial generalmente usada para almacenar programas que realizan tareas de arranque de la máquina y de diagnósticos. La mayoría de los computadores personales tienen una pequeña cantidad de ROM (algunos Kbytes). De hecho, ambos tipos de memoria (ROM y RAM) permiten acceso aleatorio. Sin embargo, para ser precisos, hay que referirse a la memoria RAM como memoria de lectura y escritura, y a la memoria ROM como memoria de solo lectura. Se habla de RAM como memoria volátil, mientras que ROM es memoria no-volátil. La mayoría de los computadores personales contienen una pequeña cantidad de ROM que almacena programas críticos tales como aquellos que permiten arrancar la máquina (BIOS CMOS). Además, las ROMs son usadas de forma FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 262 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q generalizada en calculadoras y dispositivos periféricos tales como impresoras láser, cuyas 'fonts' están almacenadas en ROMs. Tipos de memoria RAM VRAM: Siglas de Vídeo RAM, una memoria de propósito especial usada por los adaptadores de vídeo. A diferencia de la convencional memoria RAM, la VRAM puede ser accedida por dos diferentes dispositivos de forma simultánea. Esto permite que un monitor pueda acceder a la VRAM para las actualizaciones de la pantalla al mismo tiempo que un procesador gráfico suministra nuevos datos. VRAM permite mejores rendimientos gráficos aunque es más cara que la una RAM normal. SIMM: Siglas de Single In line Memory Module, un tipo de encapsulado consistente en una pequeña placa de circuito impreso que almacena chips de memoria, y que se inserta en un zócalo SIMM en la placa madre o en la placa de memoria. Los SIMMs son más fáciles de instalar que los antiguos chips de memoria individuales, y a diferencia de ellos son medidos en bytes en lugar de bits. El primer formato que se hizo popular en los computadores personales tenía 3.5" de largo y usaba un conector de 32 pines. Un formato más largo de 4.25", que usa 72 contactos y puede almacenar hasta 64 megabytes de RAM es actualmente el más frecuente. Un PC usa tanto memoria de nueve bits (ocho bits y un bit de paridad, en 9 chips de memoria RAM dinámica) como memoria de ocho bits sin paridad. En el primer caso los ocho primeros son para datos y el noveno es para el chequeo de paridad. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 263 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q DIMM : Siglas de Dual In line Memory Module, un tipo de encapsulado, consistente en una pequeña placa de circuito impreso que almacena chips de memoria, que se inserta en un zócalo DIMM en la placa madre y usa generalmente un conector de 168 contactos. DIP: Siglas de Dual In line Package, un tipo de encapsulado consistente en almacenar un chip de memoria en una caja rectangular con dos filas de pines de conexión en cada lado. RAM Disk: Se refiere a la RAM que ha sido configurada para simular un disco duro. Se puede acceder a los ficheros de un RAM disk de la misma forma en la que se acceden a los de un disco duro. Sin embargo, los RAM disk son aproximadamente miles de veces más rápidos que los discos duros, y son particularmente útiles para aplicaciones que precisan de frecuentes accesos a disco. Dado que están constituidos por RAM normal. los RAM disk pierden su contenido una vez que la computadora es apagada. Para usar los RAM Disk se precisa copiar los ficheros desde un disco duro real al inicio de la sesión y copiarlos de nuevo al disco duro antes de apagar la máquina. Observe que en el caso de fallo de alimentación eléctrica, se perderán los datos que hubiera en el RAM disk. El sistema operativo DOS permite convertir la memoria extendida en un RAM Disk por medio del comando VDISK, siglas de Virtual DISK, otro nombre de los RAM Disks. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 264 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Memoria Caché ó RAM Caché: Un caché es un sistema especial de almacenamiento de alta velocidad. Puede ser tanto un área reservada de la memoria principal como un dispositivo de almacenamiento de alta velocidad independiente. Hay dos tipos de caché frecuentemente usados en las computadoras personales: memoria caché y caché de disco. Una memoria caché, llamada también a veces almacenamiento caché ó RAM caché, es una parte de memoria RAM estática de alta velocidad (SRAM) más que la lenta y barata RAM dinámica (DRAM) usada como memoria principal. La memoria caché es efectiva dado que los programas acceden una y otra vez a los mismos datos o instrucciones. Guardando esta información en SRAM, la computadora evita acceder a la lenta DRAM. Cuando un dato es encontrado en el caché, se dice que se ha producido un impacto (hit), siendo un caché juzgado por su tasa de impactos (hit rate). Los sistemas de memoria caché usan una tecnología conocida por caché inteligente en el cual el sistema puede reconocer cierto tipo de datos usados frecuentemente. Las estrategias para determinar qué información debe de ser puesta en el caché constituyen uno de los problemas más interesantes en la ciencia de las computadoras. Algunas memorias caché están construidas en la arquitectura de los microprocesadores. Por ejemplo, el procesador Pentium II tiene una caché L2 de 512 Kbytes. El caché de disco trabaja sobre los mismos principios que la memoria caché, pero en lugar de usar SRAM de alta velocidad, usa la convencional memoria principal. Los datos más recientes del disco duro a los que se ha accedido (así como los sectores adyacentes) se almacenan en un buffer de memoria. Cuando el programa necesita acceder a datos del disco, lo primero que comprueba es la caché del disco para ver si los datos ya están ahí. La caché de disco puede mejorar drásticamente el rendimiento de las aplicaciones, dado que acceder a un byte de datos en RAM puede ser miles de veces más rápido que acceder a un byte del disco duro. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 265 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q SRAM Siglas de Static Random Access Memory, es un tipo de memoria que es más rápida y fiable que la más común DRAM (Dynamic RAM). El término estática viene derivado del hecho que necesita ser refrescada menos veces que la RAM dinámica. Los chips de RAM estática tienen tiempos de acceso del orden de 10 a 30 nanosegundos, mientras que las RAM dinámicas están por encima de 30, y las memorias bipolares y ECL se encuentran por debajo de 10 nanosegundos. Un bit de RAM estática se construye con un --- como circuito flip-flop que permite que la corriente fluya de un lado a otro basándose en cual de los dos transistores es activado. Las RAM estáticas no precisan de circuiteria de refresco como sucede con las RAMs dinámicas, pero precisan más espacio y usan mas energía. La SRAM, debido a su alta velocidad, es usada como memoria caché. DRAM Siglas de Dynamic RAM, un tipo de memoria de gran capacidad pero que precisa ser constantemente refrescada (re-energizada) o perdería su contenido. Generalmente usa un transistor y un condensador para representar un bit Los condensadores debe de ser energizados cientos de veces por segundo para mantener las cargas. A diferencia de los chips firmware (ROMs, PROMs, etc.) las dos principales variaciones de RAM (dinámica y estática) pierden su contenido cuando se desconectan de la alimentación. Contrasta con la RAM estática. Algunas veces en los anuncios de memorias, la RAM dinámica se indica erróneamente como un tipo de encapsulado; por ejemplo "se venden DRAMs, SIMMs y SIPs", cuando debería decirse "DIPs, SIMMs y SIPs" los tres tipos de encapsulado típicos para almacenar chips de RAM dinámica. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 266 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q También algunas veces el término RAM (Random Access Memory) es utilizado para referirse a la DRAM y distinguirla de la RAM estática (SRAM) que es más rápida y más estable que la RAM dinámica, pero que requiere más energía y es más cara SDRAM Siglas de Synchronous DRAM, DRAM síncrona, un tipo de memoria RAM dinámica que es casi un 20% más rápida que la RAM EDO. SDRAM entrelaza dos o más matrices de memoria interna de tal forma que mientras que se está accediendo a una matriz, la siguiente se está preparando para el acceso. SDRAM-II es tecnología SDRAM más rápida esperada para 1998. También conocido como DDR DRAM o DDR SDRAM (Double Data Rate DRAM o SDRAM), permite leer y escribir datos a dos veces la velocidad bús. FPM Siglas de Fast Page Mode, memoria en modo paginado, el diseño más común de chips de RAM dinámica. El acceso a los bits de memoria se realiza por medio de coordenadas, fila y columna. Antes del modo paginado, era leído pulsando la fila y la columna de las líneas seleccionadas. Con el modo pagina, la fila se selecciona solo una vez para todas las columnas (bits) dentro de la fila, dando como resultado un rápido acceso. La memoria en modo paginado también es llamada memoria de modo Fast Page o memoria FPM, FPM RAM, FPM DRAM. El término "fast" fue añadido cuando los más nuevos chips empezaron a correr a 100 nanosegundos e incluso más. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 267 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q EDO Siglas de Extended Data Output, un tipo de chip de RAM dinámica que mejora el rendimiento del modo de memoria Fast Page alrededor de un 10%. Al ser un subconjunto de Fast Page, puede ser substituida por chips de modo Fast Page. Sin embargo, si el controlador de memoria no está diseñado para los más rápidos chips EDO, el rendimiento será el mismo que en el modo Fast Page. EDO elimina los estados de espera manteniendo activo el buffer de salida hasta que comienza el próximo ciclo. BEDO (Burst EDO) es un tipo más rápido de EDO que mejora la velocidad usando un contador de dirección para las siguientes direcciones y un estado 'pipeline' que solapa las operaciones. PB SRAM Siglas de Pipeline Burst SRAM. Se llama 'pipeline' a una categoría de técnicas que proporcionan un proceso simultáneo, o en paralelo dentro de la computadora, y se refiere a las operaciones de solapamiento moviendo datos o instrucciones en una 'tubería' conceptual con todas las fases del 'pipe' procesando simultáneamente. Por ejemplo, mientras una instrucción se está ejecutando, la computadora está decodificando la siguiente instrucción. En procesadores vectoriales, pueden procesarse simultáneamente varios pasos de operaciones de coma flotante La PB SRAM trabaja de esta forma y se mueve en velocidades de entre 4 y 8 nanosegundos. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 268 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q ROM Es memoria no volátil de solo lectura. Igualmente, también hay dos características a destacar en esta definición. La memoria ROM es memoria no volátil: Los programas almacenados en ROM no se pierden al apagar el ordenador, sino que se mantienen impresos en los chips ROM durante toda su existencia además la memoria ROM es, como su nombre indica, memoria de solo lectura; es decir los programas almacenados en los chips ROM son inmodificables. El usuario puede leer ( y ejecutar ) los programas de la memoria ROM, pero nunca puede escribir en la memoria ROM otros programas de los ya existentes. La memoria ROM es ideal para almacenar las rutinas básicas a nivel de hardware, por ejemplo, el programa de inicialización de arranque el ordenador y realiza el chequeo de la memoria y los dispositivos. La memoria ROM suele estar ya integrada en el ordenador y en varios periféricos que se instalan ya en el ordenador. Por ejemplo, en la placa madre del ordenador se encuentran los chips de la ROM BIOS, que es el conjunto de rutinas mas importantes para comunicarse con los dispositivos. O, también, las tarjetas de vídeo, las tarjetas controladoras de discos y las tarjetas de red tienen un chip de ROM con rutinas especiales para gestionar dichos periféricos. Memoria PROM Y EPROM Una alternativa son los chips de memoria de solo lectura programables, o PROM (Programmable Read-Only Memory). Este tipo de circuitos consiste en una matriz de elementos que actúan como fusibles. Normalmente conducen la electricidad. Sin embargo, al igual que los fusibles, estos elementos pueden fundirse, lo que detiene el flujo de la corriente. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 269 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Los chips PROM están fabricados y desarrollados con todos sus fusibles intactos. Se emplea una máquina especial llamada programador de PROM o quemador de PROM, para fundir los fusibles uno por uno según las necesidades del software que se va a codificar en el chip. Este proceso se conoce normalmente como el “ quemado “ de la PROM. Como la mayoría de los incendios, los efectos de quemar la PROM son permanentes. El chip no puede modificar, ni actualizar, ni revisar el programa que lleva dentro. Definitivamente, las PROM no están pensadas para la gente que cambia rápidamente de ideas, ni para la industria de cambios rápidos. Por fortuna, la tecnología nos ha traído otra alternativa: los chips de memoria programables Programmable y borrables Read-Only de solo Memory). lectura, Las las EPROM EPROM. son (Erasable internamente semiconductores auto-reparables porque los datos de su interior pueden borrarse y el chip puede ser reutilizado por otros datos o programas. Las EPROM son fáciles de distinguir de los otros chips porque tienen una pequeña ventana transparente en el centro de la cápsula. Invariablemente, esta ventana esta cubierta con una etiqueta de cualquier clase, y con una buena razón: el chips se puede borrar por la luz ultravioleta de alta intensidad que entra por la ventana. Si la luz del sol llega directamente al chip a través de una ventana, el chip podría borrarse sin que nadie se diera cuenta. A causa de su versatilidad con la memoria permanente, y por su facilidad de reprogramación, basta borrarla con luz y programarla de nuevo, las EPROM se encuentran en el interior de muchos ordenadores. EEPROM La Memoria de Solo Lectura Programable Borrable Eléctricamente (Electrically Erased Programmable Read Only Memory) se utiliza para almacenar ficheros de datos, aplicaciones, etc. (8Kbytes- 128Kbytes). La EEPROM es una FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 270 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q memoria no volátil, conserva su contenido una vez que se ha apagado la alimentación Memoria Flash o Flash RAM Aunque contamos con los CDs que son la mejor opción para algunos usuarios, pero el inconveniente es que son frágiles y no son realmente pequeños y prácticos. Hay dispositivos portátiles que utilizan este tipo de memoria portátil como por ejemplo los reproductores MP3 de bolsillo, cámaras digitales o los palm pilots. La flash Ram es un tipo de almacenamiento portátil y esta constituida por chips en estado sólido sin partes móviles, que tienen la propiedad de conservar los datos cuando se les quita la fuente de alimentación, ósea cuando se apaga el dispositivo que la usa. La gran ventaja de la memoria Flash RAM es muy pequeña y práctica, tiene una resistencia a daños muy buena y una gran compatibilidad con equipos portátiles. MEMORIA VIRTUAL Memoria virtual = soporte del conjunto de las informaciones potencialmente accesibles. Conjunto de lugares de los cuales la dirección puede ser generada por el procesador. Memoria física = conjunto de lugares RAM físicamente presentes en la computadora. POR QUE UNA MEMORIA VIRTUAL? Memoria física costosa. Memoria secundaria (discos, memoria extendida, ...) poco costosa. Programas golosos en la memoria y que "no siempre caben" en RAM. Utilizar la memoria secundaria "como" memoria RAM. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 271 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Esta técnica consiste en hacer creer al programa que dispone de más memoria que la físicamente disponible en RAM. Este artificio tiene sentido porque en ese momento (y actualmente), la memoria extendida era mayor que la físicamente disponible en muchos sistemas, además el disco duro era estándar en todos los equipos. Esta RAM ficticia se conoce como memoria virtual; una simulación conocida de antiguo en el mundo de los mainframes, que fue introducida en la informática personal a partir del 80286. Este procesador ya disponía de un controlador hardware para este menester, de forma que su manejo no significaba una gran sobrecarga para el Sistema. Su funcionamiento se basa en que cuando una aplicación necesita más espacio y la memoria física está agotada, el controlador de memoria virtual proporciona espacio auxiliar utilizando un fichero de intercambio ("Swap file") situado en memoria externa (disco duro generalmente H2), donde se almacena la información que no cabe en la RAM. Nota: Hay ocasiones en que la RAM está demasiado fragmentada y el Sistema no puede asignar suficiente espacio contiguo a una aplicación. Por ejemplo, el caso en que Windows muestra el conocido mensajito: " No hay suficiente memoria... debe cerrar alguna aplicación en curso... " suele deberse a que no hay suficiente "memoria gráfica" contigua. Es decir: memoria RAM asignada a la tarjeta de video. Además de facilitar la apariencia de más RAM que la físicamente disponible, este mecanismo permite que diversas aplicaciones compartan la misma memoria física. Aunque para ello se requieran constantes maniobras de carga y descarga ("swapping") de trozos del fichero de intercambio a memoria, por lo que el rendimiento global del sistema se resiente si la desproporción entre el fichero de intercambio y la RAM es muy notable [4]. Nota: En el caso de los sistemas operativos de Microsoft, la memoria virtual fue introducida de forma más o menos perfeccionada desde la aparición del primer Windows 3.1 en 1987. En Windows 95, el Sistema FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 272 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q comienza a funcionar directamente en modo protegido de 32 bits, proporcionando a cualquier aplicación un espacio de memoria de hasta 4 GB. (siempre que esté disponible el adecuado espacio en disco). En este Sistema, el fichero de intercambio puede crecer a medida de las necesidades hasta ocupar todo el espacio disponible en disco. MEMORIA BASE O CONVENCIONAL, ALTA Y SUPERIOR El primer Megabyte de memoria se conoce como Memoria DOS; los primeros 640 KB como memoria convencional o memoria base. Los 384 KB restantes (1024 - 640) son la memoria superior o "del Sistema" ("Upper memory"). Esta zona superior contenía cosas como adaptadores y memoria de video; chips de la ROM-BIOS; ROMs de los controladores de disco, y adaptadores de red, aunque existían "agujeros" sin uso que podían ser aprovechados. En la figura se muestra un mapa aproximado de la distribución de esta memoria en el Sistema MS DOS. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 273 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Nota: Aunque para el programador toda esta memoria RAM es un único espacio lógico, muchas de estas "cosas" están físicamente fuera de lo que es la memoria RAM (si se abre la caja del ordenador). Por ejemplo, gran parte de la memoria de video está físicamente en las propias placas de los adaptadores de video. Los programas DOS requieren la existencia de una zona contigua de memoria convencional (preferiblemente de 640 KB), aunque en realidad este espacio debe ser compartido con la tabla de vectores de interrupción; área de datos de FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 274 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q la ROM BIOS y buena parte del propio Sistema Operativo DOS. Por ejemplo, controladores de CONFIG.SYS). dispositivos Como (los consecuencia famosos de la "device=..." escasez de del fichero espacio, se desarrollaron técnicas para permitir que controladores de dispositivos y TSR's se cargaran en otras zonas de memoria. Generalmente este tipo de instrucciones de carga se sitúan en los ficheros CONFIG.SYS y AUTOEXEC.BAT, y aprovechan que no todo el espacio de memoria superior es utilizado por el Sistema, de modo que existen zonas ociosas en las que podían situarse los citados controladores. La memoria alta Son los primeros 64 Kb de la Memoria Extendida. MEMORIA EXPANDIDA Muy pronto se comprobó que el Megabyte de memoria inicialmente previsto era claramente insuficiente, por lo que se arbitraron diversos tipos de soluciones. Los ingenieros de software, en cooperación con los de hardware, debieron hacer verdaderos juegos malabares para tratar de suplir la cortedad de miras de los diseñadores del PC . Concretamente hubo dos soluciones que fueron muy utilizadas y populares en su época. La primera, fue resultado de una iniciativa conjunta de Lotus e Intel, que desarrollaron una variedad de la técnica de direccionamiento conocida como conmutación de bancos, a la que llamaron EMS ("Expanded Memory Specification"), que proporcionaba 8 MB de espacio adicional. Más tarde fue aceptada también por Microsoft con alguna pequeña modificación, pasando a denominarse especificación de memoria expandida LIM (Lotus, Intel Microsoft). Poco más tarde Quadram, Ahston-Tate y el fabricante de tarjetas de memoria AST publicaron otra más flexible denominada EEMS ("Enhanced EMS"); además, la especificación LIM fue perfeccionada para proporcionar 32 MB adicionales mediante una combinación hardware/software. El procedimiento consistía en añadir al ordenador una placa adicional de memoria de FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 275 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q conmutación de bancos de hasta 32 MB, que era conducida por un "driver" adecuado, el EMM ("Expanded Memory Manager") cargado por el CONFIG.SYS. El truco consiste en que en un área en desuso de la memoria superior, se sitúa una zona 64 KB, denominada marco de página, en la que existen 4 secciones de 16 KB (ventanas) que se emplean como punteros a una página más grande en la memoria de conmutación de bancos. Los programas podían utilizar segmentos de datos muy grandes, ya que el gestor de memoria EMM se encargaba de traer automáticamente a la "ventana" la zona necesaria en cada momento. MEMORIA EXTENDIDA La especificación EMS de Lotus/Intel/Microsoft, permitía manejar grandes cantidades de datos (ahora no nos parecen tan grandes), pero no resolvía el problema de grandes cantidades de código, ya que el segmento de código no podía manejarse de esta forma. Esto presentaba problemas no solo para programas grandes, sino para cualquier intento de multiprogramación, cuando varios programas deben coexistir en memoria. Como siempre, la solución vino de la mano de otro avance tecnológico; en este caso, la aparición del procesador Intel 80286, que en 1982 inició la era del PC AT. Este micro permite un acceso a memoria que recuerda vagamente la especificación EMS, pero de forma nativa, ya que los mecanismos están incluidos en el procesador. Como la política de Intel ha sido mantener compatibilidad con los micros anteriores, el 80286 podía trabajar en modo real, imitando el funcionamiento del 8088, mientras que la nueva forma se denominó modo protegido. El modo protegido utiliza los registros de segmento como punteros a unos nuevos registros de dirección de 24 bits denominados tablas de descripción ("descriptor tables"), que permiten acceder a un máximo de 224 (16 MBytes) de memoria física, de forma que los registros de segmento son selectores que marcan el inicio de una dirección de 24 bits. La memoria que se hacía FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 276 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q accesible mediante este sistema se denominó memoria extendida, para distinguirla de la antigua EMS [3]. La posterior introducción del 80386, con registros de 32 bits, permitió direccionar hasta 232 (4 GBytes) de memoria externa. Los nuevos micros incluyeron otras mejoras que permitían al Sistema Operativo un funcionamiento más cómodo y seguro de las aplicaciones cuando operaba en modo protegido. Los mecanismos pertinentes estaban incluidos en el hardware o al menos este proporcionaba recursos al SO para realizarlos cómodamente, aunque desde luego, para sacar provecho de estas mejoras el Sistema debía estar preparado ex profeso. El DOS no podía utilizarlas, sí en cambio los sistemas más avanzados del momento, como OS/2, Unix o Windows. Básicamente estas mejoras se referían a dos cuestiones: Manejo de memoria virtual Soporte nativo para multiprogramación 4.4.12 MICROPROCESADOR Unidad central de proceso (CPU), circuito microscópico que interpreta y ejecuta instrucciones. La CPU se ocupa del control y el proceso de datos en las computadoras. Generalmente, la CPU es un microprocesador fabricado en un chip, un único trozo de silicio que contiene millones de componentes electrónicos. El microprocesador de la CPU está formado por una unidad aritmético-lógica que realiza cálculos y comparaciones, y toma decisiones lógicas (determina si una afirmación es cierta o falsa mediante las reglas del álgebra de Boole); por una serie de registros donde se almacena información temporalmente, y por una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones. Para aceptar órdenes del usuario, acceder a los datos y presentar los resultados, la CPU se comunica a través de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus. El bus conecta la CPU a los dispositivos de almacenamiento (por ejemplo, un disco duro), los dispositivos de entrada (por FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 277 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q ejemplo, un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida (como un monitor o una impresora). Funcionamiento de la CPU Cuando se ejecuta un programa, el registro de la CPU, llamado contador de programa, lleva la cuenta de la siguiente instrucción, para garantizar que las instrucciones se ejecuten en la secuencia adecuada. La unidad de control de la CPU coordina y temporiza las funciones de la CPU, tras lo cual recupera la siguiente instrucción desde la memoria. En una secuencia típica, la CPU localiza la instrucción en el dispositivo de almacenamiento correspondiente. La instrucción viaja por el bus desde la memoria hasta la CPU, donde se almacena en el registro de instrucción. Entretanto, el contador de programa se incrementa en uno para prepararse para la siguiente instrucción. A continuación, la instrucción actual es analizada por un descodificador, que determina lo que hará la instrucción. Cualquier dato requerido por la instrucción es recuperado desde el dispositivo de almacenamiento correspondiente y se almacena en el registro de datos de la CPU. A continuación, la CPU ejecuta la instrucción, y los resultados se almacenan en otro registro o se copian en una dirección de memoria determinada. ¿Qué es... el microprocesador? El microprocesador, micro o “unidad central de procesamiento”, C.P.U, es un chip que sirve como cerebro del ordenador. En el interior de este componente electrónico existen millones de transistores integrados. Suelen tener forma de prisma chato, y se instalan sobre un elemento llamado zócalo. También, en modelos antiguos solía soldarse directamente a la placa madre. Aparecieron algunos modelos donde se adoptó el formato de cartucho, sin embargo no tuvo mucho éxito. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 278 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Actualmente se dispone de un zócalo especial para alojar el microprocesador y el sistema de enfriamiento, comúnmente se usa un ventilador. El microprocesador está compuesto por: registros, la Unidad de control, la Unidad aritmético-lógica, y dependiendo del procesador, una unidad en coma flotante. El microprocesador, o simplemente el micro, es el cerebro del ordenador. Es un chip, un tipo de componente electrónico en cuyo interior existen miles (o millones) de elementos llamados transistores, cuya combinación permite realizar el trabajo que tenga encomendado el chip. Los micros, como los llamaremos en adelante, suelen tener forma de cuadrado o rectángulo negro, y van o bien sobre un elemento llamado zócalo (socket en inglés) o soldados en la placa o, en el caso del Pentium II, metidos dentro de una especie de cartucho que se conecta a la placa base (aunque el chip en sí está soldado en el interior de dicho cartucho). A veces al micro se le denomina "la CPU" (Central Process Unit, Unidad Central de Proceso), aunque este término tiene cierta ambigüedad, pues también puede referirse a toda la caja que contiene la placa base, el micro, las tarjetas y el resto de la circuitería principal del ordenador. La velocidad de un micro se mide en megahertzios (MHz) o gigahertzios (1 GHz = 1.000 MHz), aunque esto es sólo una medida de la fuerza bruta del micro; un micro simple y anticuado a 500 MHz puede ser mucho más lento que uno más complejo y moderno (con más transistores, mejor organizado...) que vaya a "sólo" 400 MHz. Es lo mismo que ocurre con los motores de coche: un motor americano de los años 60 puede tener 5.000 cm3, pero no tiene nada que hacer contra un multiválvula actual de "sólo" 2.000 cm3. Debido a la extrema dificultad de fabricar componentes electrónicos que funcionen a las inmensas velocidades de MHz habituales hoy en día, todos los micros modernos tienen 2 velocidades: FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 279 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Velocidad interna: la velocidad a la que funciona el micro internamente (200, 333, 450... MHz). Velocidad externa o del bus: o también "velocidad del FSB"; la velocidad a la que se comunican el micro y la placa base, para poder abaratar el precio de ésta. Típicamente, 33, 60, 66, 100 ó 133 MHz. La cifra por la que se multiplica la velocidad externa o de la placa para dar la interna o del micro es el multiplicador; por ejemplo, un Pentium III a 450 MHz utiliza una velocidad de bus de 100 MHz y un multiplicador 4,5x. Partes de un microprocesador En un micro podemos diferenciar diversas partes: el encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en sí, para darle consistencia, impedir su deterioro (por ejemplo por oxidación con el aire) y permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplarán a su zócalo o a la placa base. la memoria caché: una memoria ultrarrápida que emplea el micro para tener a mano ciertos datos que previsiblemente serán utilizados en las siguientes operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo el tiempo de espera. Todos los micros "compatibles PC" desde el 486 poseen al menos la llamada caché interna de primer nivel o L1; es decir, la que está más cerca del micro, tanto que está encapsulada junto a él. Los micros más modernos (Pentium III Coppermine, Athlon Thunderbird, etc.) incluyen también en su interior otro nivel de caché, más grande aunque algo menos rápida, la caché de segundo nivel o L2. el coprocesador matemático: o, más correctamente, la FPU (Floating Point Unit, Unidad de coma Flotante). Parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos; antiguamente estaba en el exterior del micro, en otro chip. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 280 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q el resto del micro: el cual tiene varias partes (unidad de enteros, registros, etc.) que no merece la pena detallar aquí. Unidad Aritméticaa-Lógica (ALU): Es donde se efectúan las operaciones aritméticas (suma, resta, y a veces producto y división) y lógicas (and, or, not, etc.). Decodificador de instrucciones: Allí se interpretan las instrucciones que van llegando y que componen el programa. Aquí entra en juego los compiladores e interpretes. Bloque de registros: Los registros son celdas de memoria en donde queda almacenado un dato temporalmente. Existe un registro especial llamado de indicadores, estado o flags, que refleja el estado operativo del Microprocesador. Bus de datos: Aquel por donde la CPU recibe datos del exterior o por donde la CPU manda datos al exterior. Bus de direcciones: Aquel, que es el utilizado por la CPU para mandar el valor de la dirección de memoria o de un periférico externo al que la CPU quiere acceder. Bus de control: Aquel que usa una serie de líneas por las que salen o entran diversas señales de control utilizadas para mandar acciones a otras partes del ordenador. Terminales de alimentación, por donde se recibe los voltajes desde la fuente de alimentación del ordenador. Reloj del sistema, es un circuito oscilador o cristal de cuarzo, que oscila varios millones de veces por segundo. Es el que le marca el compás, el que le dicta a qué velocidad va a ejecutarse cualquier operación. Uno de los factores a tener en cuenta al comprar un ordenador es su velocidad, que se mide en MHz. De hecho, esa velocidad es la del reloj del sistema, el "corazón". FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 281 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q FUNCIONAMIENTO Para entender cómo funciona un microprocesador, hay que tener en primer lugar una clara idea acerca de las partes o bloques que lo componen. De otro modo, será prácticamente imposible hacerse una idea sobre su funcionamiento. De una forma global, podemos considerar al microprocesador dividido en tres grandes bloques: 1.- UNIDAD DE DECODIFICACIÓN 2.- UNIDAD DE EJECUCIÓN 3.- UNIDAD ARITMÉTICO- LÓGICA (ALU) UNIDAD DE DECODIFICACION.- Se encarga de decodificar la instrucción que se va a ejecutar. Es decir, saber qué instrucción es. Cuando el microprocesador lee de memoria una instrucción, el código de esa instrucción le llega a esta unidad. Esta unidad se encarga de interpretar ese código para averiguar el tipo de instrucción a realizar. UNIDAD DE EJECUCIÓN.- Una vez que la unidad de decodificación sabe cuál es el significado de la instrucción leída de memoria, se lo comunica a la unidad de ejecución. Es decir, es la encargada de dar las órdenes necesarias a las diversas partes del microprocesador para poder ejecutar cada una de las instrucciones. UNIDAD ARITMETICO LOGICA (ALU).- La ALU (Aritmethic Logic Unit) es el bloque funcional del microprocesador encargado de realizar todas aquellas operaciones matemáticas. Los pasos globales que se siguen a la hora de consumar una instrucción son: FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 282 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Podemos, entonces, considerar a un microprocesador compuesto por las dos siguientes unidades: UNIDAD DE CONTROL Es el centro nervioso del ordenador, ya que desde ella se controlan y gobiernan todas las operaciones. Cómo funciones básicas tiene: tomar las instrucciones de memoria decodificar o interpretar las instrucciones ejecutar las instrucciones ( tratar las situaciones de tipo interno (inherentes a la propia CPU) y de tipo externo (inherentes a los periféricos) Para realizar su función, la unidad de control consta de los siguientes elementos: Contador de programa Registro de instrucciones Decodificador Reloj Secuenciador FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 283 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q UNIDAD ARITMÉTICO-LÓGICA (ALU): Esta unidad se encarga de realizar las operaciones elementales de tipo aritmético (sumas, restas, productos, divisiones) y de tipo lógico (comparaciones). A través de un bus interno se comunica con la unidad de control la cual le envia los datos y le indica la operación a realizar . La ALU está formada a su vez por los siguientes elementos: Circuito operacional Registros de entrada (REN) Registro acumulador Registro de estado (flags) Los MHz y el índice iCOMP Debe tenerse en cuenta que un ordenador con un micro a 600 MHz no será nunca el doble de rápido que uno con un micro a 300 MHz, hay que tener muy en cuenta otros factores como la velocidad de la placa o la influencia de los demás componentes. Esto no se tiene apenas en cuenta en el índice iCOMP, una tabla o gráfico de valores del supuesto rendimiento de los micros marca Intel. Es muy utilizado por Intel en sus folletos publicitarios, aunque no es en absoluto representativo del rendimiento final de un ordenador con alguno de esos micros. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 284 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q En realidad, las diferencias están muy exageradas, a base de realizar pruebas que casi sólo dependen del micro (y no de la placa base, la tarjeta de vídeo, el disco duro...), por lo que siempre parece que el rendimiento del ordenador crecerá linealmente con el número de MHz, cosa que no ocurre prácticamente jamás. Un ordenador con Pentium MMX a 233 MHz es sólo un 3 ó 4% mejor que uno a 200 MHz, y no el 16,5% de su diferencia de MHz ni el 11,5% de sus índices iCOMP. Parecerá increíble, pero es así. Vamos, que si le quieren vender un ordenador con el argumento de que tiene x MHz más, o un índice iCOMP inmenso, muéstrese muy escéptico. Mejor un ordenador con todos sus componentes regulares (mucha memoria, buena tarjeta de vídeo...) que un trasto a muchísimos MHz. Breve (?) historia de los microprocesadores El primer "PC" o Personal Computer fue inventado por IBM en 1.981 (a decir verdad, ya existían ordenadores personales antes, pero el modelo de IBM tuvo gran éxito, entre otras cosas porque era fácil de copiar). En su interior había un micro denominado 8088, de una empresa no muy conocida (¡¡en serio!!) llamada Intel. Las prestaciones de dicho chip resultan risibles hoy en día: un chip de 8 bits trabajando a 4,77 MHz (sí, 4 coma 77), aunque bastante razonables para una época en la que el chip de moda era el Z80 de Zilog, el motor de aquellos entrañables Spectrum que hicieron furor en aquellos tiempos, gracias sobre todo a juegos increíbles, con más gracia y arte que muchos actuales para Pentium MMX. El 8088 era una versión de prestaciones reducidas del 8086, que marcó la coletilla "86" para los siguientes chips Intel: el 80186 (que se usó principalmente para controlar periféricos), el 80286 (de cifras aterradoras, 16 bits y hasta 20 MHz) y por fin, en 1.987, el primer micro de 32 bits, el 80386 o simplemente 386. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 285 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Al ser de 32 bits (ya comentaremos qué significa esto de los bits) permitía idear software más moderno, con funcionalidades como multitarea real, es decir, disponer de más de un programa trabajando a la vez. A partir de entonces todos los chips compatibles Intel han sido de 32 bits, incluso el flamante Pentium II. Ocupémonos ahora de eso de compatibles Intel. El mundo PC no es todo el mundo de la informática personal; existen por ejemplo los Atari o los Apple, que desde el principio confiaron en otra empresa llamada Motorola. Sin embargo, el software de esos ordenadores no es compatible con el tipo de instrucciones de la familia 80x86 de Intel; esos micros, pese a ser en ocasiones mejores que los Intel, sencillamente no entienden las órdenes utilizadas en los micros Intel, por lo que se dice que no son compatibles Intel. Aunque sí existen chips compatibles Intel de otras empresas, entre las que destacan AMD y Cyrix. Estas empresas comenzaron copiando flagrantemente a Intel, hasta hacerle a veces mucho daño (con productos como el 386 de AMD, que llegaba a 40 MHz frente a 33 MHz del de Intel, o bien en el mercado 486). Posteriormente perdieron el carro de Intel, especialmente el publicitario, pero hoy en día resurgen con ideas nuevas, buenas y propias, no adoptadas como antes. Volviendo a la historia, un día llegó el 486, que era un 386 con un coprocesador matemático incorporado y una memoria caché integrada, lo que le hacía más rápido; desde entonces todos los chips tienen ambos en su interior. Luego vino el Pentium, un nombre inventado para evitar que surgieran 586s marca AMD o Cyrix, ya que no era posible patentar un número pero sí un nombre, lo que aprovecharon para sacar fuertes campañas de publicidad del "Intel Inside" (Intel dentro), hasta llegar a los técnicos informáticos de colores que anunciaban los Pentium MMX y los Pentium II. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 286 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Sobre estos (los MMX y II, no los tipos ridículos de colores) y otros modelos recientes, incluyendo al Athlon con el que AMD ha resucitado cual ave Fénix, hablaremos más adelante. Evolución del microprocesador Microprocesadores antiguos: 1971: Intel 4004. Nota: Fue el primer microprocesador comercial. Salió al mercado el 15 de noviembre de 1971. 1972: Intel 8008 1974: Intel 8080, Intel 8085 1975: Signetics 2650, MOS 6502, Motorola 6800 1976: Zilog Z80 1978: Intel 8086, Motorola 68000 1979: Intel 8088 1982: Intel 80286, Motorola 68020 1985: Intel 80386, Motorola 68020, AMD80386 1987: Motorola 68030 1989: Intel 80486, Motorola 68040, AMD80486 Microprocesadores Modernos: 1993: Intel Pentium, Motorola 68060, AMD K5, MIPS R10000 1995: Intel Pentium Pro 1997: Intel Pentium II, AMD K6, PowerPC G3, MIPS R120007 1999: Intel Pentium III, AMD K6-2, PowerPC G4 Microprocesadores Actuales: 2000: Intel Pentium 4, Intel Itanium 2, AMD Athlon XP, AMD Duron, MIPS R14000 2003: PowerPC G5 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 287 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 2004: Intel Pentium M 2005: Intel Pentium D, Intel Extreme Edition con hyper threading, Intel Core Duo, AMD Athlon 64, AMD Athlon 64 X2, AMD Sempron 128. 2006: Intel Core 2 Duo, Intel Core 2 Extreme, AMD Athlon FX 2007: Intel Core 2 Quad, AMD Quad Core, AMD Quad FX MICROPROCESADORES ANTIGUOS Tal como está el mundo, podríamos decir que cualquiera que tenga más de un mes en el mercado. De todas formas, aquí vamos a suponer antiguo a todo micro que no sea un Pentium o similar (K5, K6, 6x86, Celeron. 8086, 8088, 286 Les juntamos por ser todos prehistóricos y de rendimiento similar. Los ordenadores con los dos primeros eran en ocasiones conocidos como ordenadores XT, mientras que los que tenían un 286 (80286 para los puristas) se conocían como AT. En España se vendieron muchos ordenadores con estos micros por la firma Amstrad, por ejemplo. Ninguno era de 32 bits, sino de 8 ó 16, bien en el bus interno o el externo. Esto significa que los datos iban por caminos (buses) que eran de 8 ó 16 bits, bien por dentro del chip o cuando salían al exterior, por ejemplo para ir a la memoria. Este número reducido de bits (un bit es la unidad mínima de información en electrónica) limita sus posibilidades en gran medida. Un chip de estas características tiene como entorno preferente y casi único el DOS, aunque puede hacerse correr Windows 3.1 sobre un 286 a 16 ó 20 MHz si las aplicaciones que vamos a utilizar no son nada exigentes; personalmente, he usado el procesador de textos AmiPro 1.2 en Windows 3.1 en un 286 y sólo era cuestión de tomármelo con calma (mucha calma cuando le mandaba imprimir, eso sí). Sin embargo, si tiene un ordenador así, no lo tire; puede usarlo para escribir textos (con algún WordPerfect antiguo), para jugar a juegos antiguos pero FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 288 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q adictivos (como el Tetris, Prince of Persia, y otros clásicos), o incluso para navegar por Internet, sobre todo si el monitor es VGA y tiene un módem "viejo" (por ejemplo un 14.400). Si quiere saber algo sobre cómo reciclar esa vieja gloria. 386, 386 SX Estos chips ya son más modernos, aunque aún del Neolítico informático. Su ventaja es que son de 32 bits; o mejor dicho, el 386 es de 32 bits; el 386 SX es de 32 bits internamente, pero de 16 en el bus externo, lo que le hace hasta un 25% más lento que el original, conocido como DX. Resulta curioso que el más potente sea el original, el 386. La versión SX fue sacada al mercado por Intel siguiendo una táctica comercial típica en esta empresa: dejar adelantos tecnológicos en reserva, manteniendo los precios altos, mientras se sacan versiones reducidas (las "SX") a precios más bajos. La cuestión es que ambos pueden usar software de 32 bits, aunque si lo que quiere usar es Windows 95 ¡ni se le ocurra pensar en un 386! Suponiendo que tenga suficiente memoria RAM, disco, etc., prepárese para esperar horas para realizar cualquier tontería. Su ámbito natural es DOS y Windows 3.x, donde pueden manejar aplicaciones bastante profesionales como Microsoft Word sin demasiados problemas, e incluso navegar por Internet de forma razonablemente rápida. Si lo que quiere es multitarea y software de 32 bits en un 386, piense en los sistemas operativos OS/2 o Linux (¡este último es gratis!). 486, 486 SX, DX, DX2 y DX4 La historia se repite, aunque esta vez entra en el campo del absurdo de la mano del márketing "Intel Inside". El 486 es el original, y su nombre completo es 80486 DX; consiste en: un corazón 386 actualizado, depurado y afinado; un coprocesador matemático para coma flotante integrado; FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 289 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q una memoria caché (de 8 Kb en el DX original de Intel). Es de notar que la puesta a punto del núcleo 386 y sobre todo la memoria caché lo hacen mucho más rápido, casi el doble, que un 386 a su misma velocidad de reloj (mismos MHz). Hasta aquí el original; veamos las variantes: 486 SX: un DX sin coprocesador matemático. ¿Que cómo se hace eso? Sencillo: se hacen todos como DX y se quema el coprocesador, tras lo cual en vez de "DX" se escribe "SX" sobre el chip. Dantesco, ¿verdad? Pero la teoría dice que si lo haces y lo vendes más barato, sacas dinero de alguna forma. Lo dicho, alucinante. 486 DX2: o el "2x1": un 486 "completo" que va internamente el doble de rápido que externamente (es decir, al doble de MHz). Así, un 486 DX2-66 va a 66 MHz en su interior y a 33 MHz en sus comunicaciones con la placa (memoria, caché secundaria...). Buena idea, Intel. 486 DX4: o cómo hacer que 3x1=4. El mismo truco que antes, pero multiplicando por 3 en vez de por 2 (DX4-100 significa 33x3=99 ó, más o menos, 100). ¿Que por qué no se llama DX3? Márketing, chicos, márketing. El 4 es más bonito y grande... En este terreno Cyrix y AMD hicieron de todo, desde micros "light" que eran 386 potenciados (por ejemplo, con sólo 1 Kb de caché en vez de 8) hasta chips muy buenos como el que usé para empezar a escribir esto: un AMD DX4-120 (40 MHz por 3), que rinde casi (casi) como un Pentium 75, o incluso uno a 133 MHz (33 MHz por 4 y con 16 Kb de caché!!). Por cierto, tanto "por" acaba por generar un cuello de botella, ya que hacer pasar 100 ó 133 MHz por un hueco para 33 es complicado, lo que hace que más que "x3" acabe siendo algo así como "x2,75" (que tampoco está mal). Además, genera calor, por lo que debe usarse un disipador de cobre y un ventilador sobre el chip. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 290 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q En un 486 se puede hacer de todo, sobre todo si supera los 66 MHz y tenemos suficiente RAM; por ejemplo, yo hice gran parte de estas páginas, que no es poco. MICROPROCESADORES MODERNOS Modernos dentro de un orden, ya que actualmente la mayoría ni se fabrican. De todas formas, son micros bastante decentes, de la clase que no debería ser cambiada salvo por defunción o puro vicio (vicio comprensible, sin duda). Pentium "clásicos" ¿Y llegó por fin el esperado 586? No, y no llegaría nunca. Intel se hartó de que le copiaran el nombre de sus micros, desempolvó su latín y se dio cuenta de que 5=Pentium (o algo así), y lo registró con todo tipo de Copyrights. Los primeros Pentium, los de 60 y 66 MHz, eran, pura y simplemente, experimentos. Eso sí, los vendían (bien caros) como terminados, aunque se calentasen como demonios (iban a 5 V) y tuvieran un fallo en la unidad matemática. Pero Intel ya era INTEL, y podía permitírselo. Luego los depuraron, les bajaron el voltaje a 3,3 V y empezó de nuevo el márketing. Fijaron las frecuencias de las placas base en 50, 60 ó 66 MHz, y sacaron, más o menos por este orden, chips a 90, 100, 75, 120, 133, 150, 166 y 200 MHz (que iban internamente a 50, 60 ó 66 x1,5, x2, x2,5...). Una situación absurda, propia del lema "Intel Inside". El caso es que sobraban muchas de las variantes, pues un 120 (60x2) no era mucho mejor que un 100 (66x1,5), y entre el 133 (66x2) y el 150 (60x2,5) la diferencia era del orden del 2% (o menor), debido a esa diferencia a nivel de placa. Además, el "cuello de botella" hacía que el 200 se pareciera peligrosamente a un 166 en un buen día. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 291 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Pero el caso es que eran buenos chips, eficientes y matemáticamente insuperables, aunque con esos fallos en los primeros modelos. Además, eran superescalares, o en cristiano: admitían más de una orden a la vez (casi como si fueran 2 micros juntos). Así que la competencia se puso el hábito de penitente, y padeció, y padeció... K5 de AMD ...Hasta que AMD se cansó de padecer y sacó su "Pentium clónico", que no era tal, pues ni podía llamarlo Pentium (copyright, chicos) ni estaba copiado, sino que le costó sangre, sudor, lágrimas... y varios años de retraso. El K5 era un buen chip, rápido para labores de oficina pero con peor coprocesador matemático que el Pentium, por lo que no era apropiado para CAD ni para ciertos juegos tipo Quake, que son las únicas aplicaciones que usan esta parte del micro. Su ventaja, la relación prestaciones/precio. Técnicamente, los modelos PR75, PR90 y PR100 se configuraban igual que sus PR equivalentes (sus Performance Rating) en Pentium, mientras que los PR120, PR133 y PR166 eran más avanzados, por lo que necesitaban ir a menos MHz (sólo 90, 100 y 116,66 MHz) para alcanzar ese PR equivalente. 6x86 (M1) de Cyrix (o IBM) Un señor avance de Cyrix. Un chip tan bueno que, a los mismos MHz, era algo mejor que un Pentium, por lo que los llamaban por su PR (un índice que indicaba cuál sería su Pentium equivalente); AMD usó también este método para tres de sus K5 (los PR120, 133 y 166). Según Cyrix, un 6x86 P133 iba a menos MHz (en concreto 110), pero rendía tanto o más que un Pentium a 133. Bueno, más o menos; no siempre era así. En realidad, algunos cálculos de Cyrix le beneficiaban un poco, ya que le daban un par de puntos más de los reales; pero esto era insignificante. El auténtico problema radicaba en su unidad de coma flotante, francamente mala. El 6x86 (también llamado M1) era una elección fantástica para trabajar rápido y a buen precio con Office, WordPerfect, Windows 95... pero mala, peor que un FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 292 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q K5 de AMD, si se trataba de AutoCAD, Microstation o, sobre todo, juegos. Jugar a Quake en un 6x86 es una experiencia horrible, hasta el punto de que muchos juegos de alta gama no arrancan si lo detectan. Una pena... Otro problema de estos chips era que se calentaban mucho, por lo que hicieron una versión de bajo voltaje llamada 6x86L (low voltage). Ah, Cyrix no tiene fábricas propias, por lo que se lo hace IBM, que se queda un chip de cada dos. Por eso a veces aparece como "6x86 de IBM", que parece que asusta menos al comprador. Pentium Pro Mientras AMD y Cyrix padecían su particular viacrucis, Intel decidió innovar el terreno informático y sacó un "súper-micro", al que tuvo la original idea de apellidar Pro (fesional, suponemos). Este micro era más superescalar que el Pentium, tenía un núcleo más depurado, incluía una unidad matemática aún más rápida y, sobre todo, tenía la caché de segundo nivel en el encapsulado del chip. Esto no quiere decir que fuera una nueva caché interna, término que se reserva para la de primer nivel. Un Pentium Pro tiene una caché de primer nivel junto al resto del micro, y además una de segundo nivel "en la habitación de al lado", sólo separada del corazón del micro por un centímetro y a la misma velocidad que éste, no a la de la placa (más baja); digamos que es semi-interna. El micro es bastante grande, para poder alojar a la caché, y va sobre un zócalo rectangular llamado socket 8. El único problema de este micro era su carácter profesional. Además de ser muy caro, necesitaba correr software sólo de 32 bits. Con software de 16 bits, o incluso una mezcla de 32 y 16 bits como Windows 95, su rendimiento es menor que el de un Pentium clásico; sin embargo, en Windows NT, OS/2 o Linux, literalmente vuela. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 293 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Pentium MMX Es un micro propio de la filosofía Intel. Con un gran chip como el Pentium Pro ya en el mercado, y a 3 meses escasos de sacar el Pentium II, decidió estirar un poco más la tecnología ya obsoleta del Pentium clásico en vez de ofrecer esas nuevas soluciones a un precio razonable. Así que se inventó un nuevo conjunto de instrucciones para micro, que para ser modernos tuvieran que ver con el rendimiento de las aplicaciones multimedia, y las llamó MMX (MultiMedia eXtensions). Prometían que el nuevo Pentium, con las MMX y el doble de caché (32 KB), podía tener ¡hasta un 60% más de rendimiento!! Disculpen si respondo: ¡y unas narices! En ocasiones, la ventaja puede llegar al 25%, y sólo en aplicaciones muy optimizadas para MMX (ni Windows 95 ni Office lo son, por ejemplo). En el resto, no más de un 10%, que además se debe casi en exclusiva al aumento de la caché interna al doble. ¿La ventaja del chip, entonces? Que su precio final acaba siendo igual que si no fuera MMX. Además, consume y se calienta menos por tener voltaje reducido para el núcleo del chip (2,8 V). Por cierto, el modelo a 233 MHz (66 MHz en placa por 3,5) está tan estrangulado por ese "cuello de botella" que rinde poco más que el 200 (66 por 3). Pentium II ¿El nuevo super-extra-chip? Pues no del todo. En realidad, se trata del viejo Pentium Pro, jubilado antes de tiempo, con algunos cambios (no todos para mejor) y en una nueva y fantástica presentación, el cartucho SEC: una cajita negra superchula que en vez de a un zócalo se conecta a una ranura llamada Slot 1. Los cambios respecto al Pro son: optimizado para MMX (no sirve de mucho, pero hay que estar en la onda, chicos); FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 294 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q nuevo encapsulado y conector a la placa (para eliminar a la competencia, como veremos); rendimiento de 16 bits mejorado (ahora sí es mejor que un Pentium en Windows 95, pero a costa de desaprovecharlo; lo suyo son 32 bits puros); caché secundaria encapsulada junto al chip (semi-interna, como si dijéramos), pero a la mitad de la velocidad de éste (un retroceso desde el Pro, que iba a la misma velocidad; abarata los costes de fabricación). Vamos, un chip "Pro 2.0", con muchas luces y algunas sombras. La mayor sombra, su método de conexión, el "Slot 1"; Intel lo patentó, lo que es algo así como patentar un enchufe cuadrado en vez de uno redondo (salvando las distancias, no nos pongamos puristas). El caso es que la jugada buscaba conseguir que los PC fueran todos marca Intel; ¡y decían que los sistemas propietarios eran cosa de Apple! Eso sí, durante bastante tiempo fue el mejor chip del mercado, especialmente desde que se dejó de fabricar el Pro. AMD K6 Un chip meritorio, mucho mejor que el K5. Incluía la "magia" MMX, aparte de un diseño interno increíblemente innovador y una caché interna de 64 KB (no hace demasiado, ese tamaño lo tenían las cachés externas; casi da miedo). Se "pincha" en un zócalo de Pentium normal (un socket 7, para ser precisos) y la caché secundaria la tiene en la placa base, a la manera clásica. Pese a esto, su rendimiento es muy bueno: mejor que un MMX y sólo algo peor que un II, FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 295 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q siempre que se pruebe en Windows 95 (NT es terreno abonado para el Pentium II). Aunque es algo peor en cuanto a cálculos de coma flotante (CAD y juegos), para oficina es la opción a elegir en todo el mundo... excepto España. Aquí nos ha encantado lo de "Intel Pentium Inside", y la gente no compra nada sin esta frase, por lo que casi nadie lo vende y mucho menos a los precios ridículos de lugares como EEUU o Alemania. Oferta y demanda, como todo; no basta con una buena idea, hay que convencer. De todas formas, hasta IBM lo usa en algunos de sus equipos; por algo será. 6x86MX (M2) de Cyrix (o IBM) Nada que añadir a lo dicho sobre el 6x86 clásico y el K6 de AMD; pues eso, un chip muy bueno para trabajo de oficinas, que incluye MMX y que nunca debe elegirse para CAD o juegos (peor que los AMD). Como antes, su ventaja es el precio, pero por desgracia no en España... Celeron (Pentium II light) En breve: un Pentium II sin la caché secundaria. Pensado para liquidar el mercado de placas base tipo Pentium no II (con socket 7, que se dice) y liquidar definitivamente a AMD y otras empresas molestas que usan estas placas. Esta gente de Intel no tiene compasión, sin duda... Muy poco recomendable, rendimiento mucho más bajo que el de Pentium II, casi idéntico al del Pentium MMX (según lo que la misma Intel dixit, no yo). AMD K6-2 (K6-3D) Consiste en una revisión del K6, con un núcleo similar pero añadiéndole capacidades 3D en lo que AMD llama la tecnología 3DNow! (algo así como un MMX para 3D). Además, generalmente trabaja con un bus de 100 MHz hacia caché y memoria, lo que le hace rendir igual que un Pentium II en casi todas las condiciones e FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 296 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q incluso mucho mejor que éste cuando se trata de juegos 3D modernos (ya que necesitan estar optimizados para este chip o bien usar las DirectX 6 de Microsoft). AMD K6-III Un micro casi idéntico al K6-2, excepto por el "pequeño detalle" de que incluye 256 KB de caché secundaria integrada, corriendo a la velocidad del micro (es decir, a 400 MHz o más), al estilo de los Celeron Mendocino. Esto le hace mucho más rápido que el K6-2 (en ocasiones, incluso más rápido que el Pentium III) en aplicaciones que utilicen mucho la caché, como las ofimáticas o casi todas las de índole "profesional"; sin embargo, en muchos juegos la diferencia no es demasiado grande (y sigue necesitando el uso de las instrucciones 3DNow! para exprimir todo su potencial). Celeron "A" (con caché) Una revisión muy interesante del Celeron que incluye 128 KB de caché secundaria, la cuarta parte de la que tiene un Pentium II. Pero mientras que en los Pentium II dicha caché trabaja a la mitad de la velocidad interna del micro (a 150 MHz para un Pentium II a 300 MHz, por ejemplo), en los nuevos Celeron trabaja a la misma velocidad que el micro, o lo que es lo mismo: ¡a 300 MHz o más! FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 297 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Gracias a esto, su rendimiento es casi idéntico al de un Pentium II de su misma velocidad de reloj, lo cual ha motivado que lo sustituya como modelo de entrada en el mercado, quedándose los Pentium III y 4 como modelos de gama alta. En la actualidad se fabrica únicamente en formato Socket 370, un formato similar al de los antiguos Pentium de coste más ajustado que el Slot 1. Según la revisión de núcleo que utilice necesita una u otra variante de este zócalo: PPGA para el antiguo núcleo Mendocino y FC-PGA para los modernos Coppermine-128. Pentium III Este micro sería al Pentium II lo que el K6-2 era al K6; es decir, que su única diferencia de importancia radica en la incorporación de unas nuevas instrucciones (las SSE, Streaming SIMD Extensions), que aumentan el rendimiento matemático y multimedia... pero sólo en aplicaciones específicamente optimizadas para ello. Los primeros modelos, con núcleo Katmai, se fabricaron todos en el mismo formato Slot 1 de los Pentium II, pero la actual revisión Coppermine de este micro utiliza mayoritariamente el Socket 370 FC-PGA. Muchos denominamos al Pentium III Coppermine "el auténtico Pentium III", porque al tener sus 256 KB de caché secundaria integrados en el núcleo del micro su rendimiento mejora en todo tipo de aplicaciones (incluso las no optimizadas). Pero tal vez no sea suficiente para vencer al siguiente micro de esta lista, el... FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 298 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q AMD Athlon (K7) La gran apuesta de AMD: un micro con una arquitectura totalmente nueva, que le permite ser el más rápido en todo tipo de aplicaciones. 128 KB de caché de primer nivel (cuatro veces más que el Pentium III), bus de 200 ó 266 MHz (realmente 100 ó 133 MHz físicos con doble aprovechamiento de cada señal), 512 ó 256 KB de caché secundaria (los 256 KB integrados = más rápida), instrucciones 3DNow! para multimedia... y el mejor micro de todos los tiempos en cálculos matemáticos (¡todo un cambio, tratándose de AMD!). Su único y mínimo inconveniente radica en que necesita placas base específicamente diseñadas para él, debido a su novedoso bus de 200 MHz o más y a sus métodos de conexión, "Slot A" (físicamente igual al Slot 1 de Intel, pero incompatible con él... entre otras cosas porque Intel no quiso dar licencia a AMD para utilizarlo) o "Socket A" (un zócalo cuadrado similar al Socket 370, pero con muchos más pines). Los modelos actuales usan el núcleo Thunderbird, con la caché secundaria integrada. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 299 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE ALGUNOS PROCESADORES ANTIGUOS Y MODERNOS PROCESADORES INTEL Caché Velocidad MHz/ Voltaje Millones de Conexión Micras L1/L2 (MHz) Multiplicador (voltios) transistores (Kbytes) Pentium75 Socket 7 0,6 16/0 50/1,5 3,3 3,1 Modelo 100 Socket 7 0,35 16/0 66/1,5 3,3 3,1 120 Socket 7 0,35 16/0 60/2 3,3 3,1 133 Socket 7 0,35 16/0 66/2 3,3 3,1 150 Socket 7 0,35 16/0 60/2,5 3,3 3,1 166 Socket 7 0,35 16/0 66/2,5 3,3 3,1 200 Socket 7 0,35 16/0 66/3 3,45 3,1 Socket 7 0,35 32/0 66/2,5 2,8 4,5 Socket 7 0,35 3/0 66/3 2,8 4,5 Socket 7 0,35 32/0 66/3,5 16/256-5 60/2,5 12 16/256-5 60/3 12 16/256-5 66/3,5 12 2,8 4,5 3,1 5,5 3,3 5,5 3,3 5,5 Pentium 166 MMX 200 233 Pentium 150 Pro Socket 8 0,6 180 Socket 8 0,35 200 Socket 8 0,35 Pentium 233 II 266 Slot 1 0,35 32/512 66/3,5 2,8 7,5 Slot 1 0,35 32/512 66/4 2,8 7,5 300 Slot 1 0,3 32/512 66/4,5 2,8 7,5 333 Slot 1 0,25 32/512 66/5 2,8 7,5 350 Slot 1 0,25 32/512 100/3,5 2,2 7,5 400 Slot 1 0,25 32/512 100/4 2 7,5 450 Slot 1 0,25 32/512 10/4,5 2 7,5 500 Slot 1 0,25 32/512 10/5 2 7,5 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 300 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas Pentium 400 II Xeon 450 U.T.E.Q Slot 2 0,25 32/512 100/4 2 7,5 Slot 2 0,25 32/512 100/4,5 2 7,5 Slot 1 0,25 32/512 100/4,5 2 9,5 Slot 1 0,25 32/512 100/5 2 9,5 533 Slot 1 0,18 32/512 133/4 1,6 9,5 550 32/512 100/5,5 1,6 9,5 32/256 100/5,5 1,6 28 600 Slot 1 0,18 Socket 0,18 370 Slot 1 0,25 32/512 10/6 2 9,5 600B Slot 1 0,18 32/512 133/4,5 1,6 9,5 600E Slot 1 0,18 32/256 100/6 1,6 28 600EB Slot 1 0,18 32/256 133/4,5 1,6 28 650 Slot 1 0,18 32/256 100/6,5 1,6 28 667 Slot 1 0,18 32/256 133/5 1,6 28 700 Slot 1 0,18 32/256 100/7 1,6 28 733 Slot 1 0,18 32/256 133/5,5 1,6 28 750 Slot 1 0,18 32/256 100/7,5 1,6 28 800 Slot 1 0,18 32/256 133/6 1,6 28 850 Slot 1 0,18 32/256 100/8,5 1,6 28 866 Slot 1 0,18 32/256 133/,5 1,6 28 1000 Slot 1 0,18 32/256 133/7,5 1,6 28 Slot 2 0,25 32/512 100/5 1,6 28 Slot 2 0,25 32/1024 100/5 1,6 28 500 Slot 2 0,25 32/2048 100/5 1,6 28 550 Slot 2 0,25 32/512 100/5,5 1,6 28 550 Slot 2 0,25 32/1024 100/5,5 1,6 28 550 Slot 2 0,25 32/2048 100/5,5 1,6 28 600 Slot 2 0,18 32/256 100/6 1,6 28 667 Slot 2 0,18 32/256 133/5 1,6 28 733 Slot 2 0,18 32/256 133/5,5 1,6 28 800 Slot 2 0,18 32/256 133/6 1,6 28 Celeron 266 Slot 1 0,25 32/0 66/4 2 19 300 Slot 1 0,25 32/0 66/4,5 2 19 300 Slot 1 0,25 32/128 66/4,5 2 19 Pentium 450 III 500 550E Pentium 500 III Xeon 500 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 301 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas 333 300 333 366 400 433 466 500 533 566 600 Slot 1 Sock 370 Sock 370 Sock 370 Sock 370 Sock 370 Sock 370 Sock 370 Sock 370 Sock 370 Sock 370 et et et et et et et et et et U.T.E.Q 0,25 32/128 66/5 2 19 0,25 32/128 66/4,5 2 19 0,25 32/128 66/5 2 19 0,25 32/128 66/5,5 2 19 0,25 32/128 66/6 2 19 0,25 32/128 66/6,5 2 19 0,25 32/128 66/7 2 19 0,25 32/128 66/7,5 2 19 0,25 32/128 66/8 2 19 0,18 32/128 66/8,5 2 19 0,18 32/128 66/9 2 19 PROCESADORES CYRIX Modelo Caché Velocidad M H z / V o l t a j e Millones de Conexión Micras L 1 / L 2 (MHz) Multiplicador (voltios) transistores (Kbytes) 6 x 8 6 100 PR120 6 x 8 6 110 PR133 6 x 8 6 120 PR150 6 x 8 6 133 PR166 6 X 8 6 150 PR200 6x86MX 150 PR166 6x86MX 166 PR166 6x86MX 188 PR166 6x86MX 208 PR166 6x86MX 233 PR166 6x86MX 250 PR166 Socket 7 0,5 16 66/1,5 3,3 3 Socket 7 0,5 16 73/1,5 3,3 3 Socket 7 0,5 16 60/2 3,3 3 Socket 7 0,5 16 66/2 3,3 3 Socket 7 0,44 16 60/2,5 2,8 3 Socket 7 0,35 64 60/2,5 2,9 6 Socket 7 0,35 64 66/2 2,9 6 Socket 7 0,35 64 73/2,5 2,9 6 Socket 7 0,35 64 83/2,5 2,9 6 Socket 7 0,3 64 66/3,5 2,9 6 Socket 7 0,3 64 83/3 2,9 6 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 302 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q PROCESADORES AMD Modelo Caché Velocidad M H z / V o l t a j e Millones de Conexión Micras L 1 / L 2 (MHz) Multiplicador (voltios) transistores (Kbytes) K 5 90 PR120 K 5 105 PR133 K 5 120 PR166 K6 166 Socket 7 0,35 24/0 60/1,5 3,5 4,3 Socket 7 0,35 24/0 66/1,5 3,5 4,3 Socket 7 0,35 24/0 60/2 3,5 4,3 Socket 7 0,35 64/0 66/2,5 2,9 8,8 200 Socket 7 0,35 64/0 66/3 2,9 8,8 233 Socket 7 0,35 64/0 66/3,5 3,2 8,8 266 Socket 7 0,35 64/0 66/4 3,2 8,8 266 Socket 7 0,25 64/0 66/4 2,9 8,8 300 Socket 7 0,25 64/0 66/4,5 2,9 8,8 266 Socket 7 0,25 64/0 66/4 2,2 9,3 300 Socket 7 0,25 64/0 66/4,5 2,2 9,3 333 Socket 7 0,25 64/0 66/5 2,2 9,3 350 Socket 7 0,25 64/0 100/3,5 2,2 9,3 400 Socket 7 0,25 64/0 100/4 2,2 9,3 450 Socket 7 0,25 64/0 100/4,5 2,2 9,3 475 Socket 7 0,25 64/0 133/3,5 2,2 9,3 500 Socket 7 0,25 64/0 100/5 2,2 9,3 533 Socket 7 0,25 64/0 133/4 2,2 9,3 550 Socket 7 0,25 64/0 100/5,5 2,2 9,3 400 Socket 7 0,25 64/256 100/4 2,2 21,3 500 Socket 7 0,25 64/256 100/4,5 2,2 21,3 Athlon 500 Slot A 0,25 128/512 100/5 1,6 22 550 Slot A 0,25 128/512 100/5,5 1,6 22 600 Slot A 0,25 128/512 100/6 1,6 22 650 Slot A 0,25 128/512 100/6,5 1,6 22 700 Slot A 0,25 128/512 100/7 1,6 22 750 Slot A 0,18 128/512 100/7,5 1,7 22 800 Slot A 0,18 128/512 100/8 1,7 22 850 Slot A 0,18 128/512 100/8,5 1,7 22 900 Slot A 0,18 128/512 100/9 1,8 22 K6-2 K6-III FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 303 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 950 Slot A 0,18 128/512 100/9,5 1,8 22 1000 Slot A 0,18 128/512 100/10 1,8 22 MICROPROCESADORES ACTUALES Los que incorporan los ordenadores que se venden ahora en las tiendas. Evidentemente, esta categoría tiene "fecha de caducidad", y en este vertiginoso mundo del hardware suele ser demasiado corta... AMD Duron En breve: un micro casi idéntico al Athlon Socket A (no existe para Slot A) pero con menos memoria secundaria (64 KB), aunque integrada (es decir, más rápida, la caché va a la misma velocidad que el micro). De fantástica relación calidad/precio, es además excelente candidato al overclocking... toda una joya, pese a estar destinado supuestamente al mercado "de consumo". Principales Características: Producción: Desde mediados de 2000 hasta 2006 Fabricante: AMD Velocidad de CPU: 600 Mhz a 1.8 GHz Velocidad de FSB: 200 MT/s a 266 MT/s Procesos: (Longitud de canal del MOSFET) 0.18 µm a 0.13 µm Conjunto de instrucciones: x86 Socket: Socket A FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 304 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Pentium 4 La última apuesta de Intel, que representa todo un cambio de arquitectura; pese a su nombre, internamente poco o nada tiene que ver con otros miembros de la familia Pentium. Se trata de un micro peculiar: su diseño permite alcanzar mayores velocidades de reloj (más MHz... y GHz), pero proporcionando mucha menos potencia por cada MHz que los micros anteriores; es decir, que un Pentium 4 a 1,3 GHz puede ser MUCHO más lento que un Pentium III a "sólo" 1 GHz. Para ser competitivo, el Pentium 4 debe funcionar a 1,7 GHz o más. Por otro lado, incluye mejoras importantes: bus de 400 MHz (100 MHz físicos cuádruplemente aprovechados) y nuevas instrucciones para cálculos matemáticos, las SSE2. Éstas son muy necesarias para el Pentium 4, ya que su unidad de coma flotante es MUCHÍSIMO más lenta que la del Athlon; si el software está específicamente preparado (optimizado) para las SSE2, el Pentium 4 puede ser muy rápido, pero si no... y el caso es que, por ahora, hay muy pocas aplicaciones optimizadas. El Overclocking Consiste en eso mismo, en subir la velocidad de reloj por encima de la nominal del micro. Esta práctica puede realizarse a propósito o bien haber sido víctima de un engaño, según; en cualquier caso, entraña riesgos para el micro overclockeado. Insisto: entraña riesgos para el micro; no diga que no se le avisó. Los micros de una misma clase nacen, en líneas generales, todos iguales. Luego se prueban y se les clasifica con tal o cual velocidad, según la demanda del mercado y lo que se ha comprobado que resisten sin fallo alguno. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 305 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Esto quiere decir que muchos micros pueden ser utilizados a más velocidad de la que marcan, aunque fuera de especificaciones y por tanto de garantía. Las consecuencias negativas son tres: 1. que no funcione a más velocidad de la marcada (pues nada, se le deja como viene y en paz); 2. que se estropee (rara vez pasa si se sube de manera escalonada y vigilando si falla); 3. que funcione pero se caliente (pasará SIEMPRE; al ir más rápido, genera más calor). Las consecuencias positivas, que tenemos un micro más rápido gratis. Si desea arriesgarse, coja el manual de su placa base Bueno, está avisado de lo bueno y lo malo, usted verá. Por cierto, lo normal es overclockear micros Pentium o superiores; en los 486 es posible, aunque deben subirse menos (de 33 a 40 MHz, o de 66 a 80, por ejemplo). Hacer overclocking con un 386 o inferior es bastante complicado y no merece la pena. Principales Características: Producción: Desde 2000 hasta 2008 Fabricante: Intel Velocidad de CPU: 1.3 GHz a 3.8 GHz Velocidad de FSB: 400 MT/s a 1066 MT/s Procesos:(Longitud de canal del MOSFET) 0.18 µm a 0.065 µm Conjunto de instrucciones: x86 (i386), EM64T Microarquitectura: NetBurst Sockets: Socket 423, Socket 478, LGA 775 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 306 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q AMD Athlon XP Cuando Intel sacó el Pentium IV a 1,7 GHz en abril de 2001 se vio que el Athlon Thunderbird no estaba a su nivel. Además no era práctico aumentar los mhz, entonces para seguir estando a la cabeza en cuanto a rendimiento de los procesadores x86, AMD tuvo que diseñar un nuevo núcleo. AMD lanzó la tercera gran revisión del Athlon, conocido en clave como "Palomino", el 15 de mayo de 2001. Todos los Athlon a partir del núcleo Palomino fueron denominados genéricamente como Athlon XP. Este procesador fue la versión de escritorio del procesador Athlon 4, desarrollado para portátiles. Los cambios principales respecto al núcleo anterior fueron mejoras de rendimiento que lo hacen un 10% más rápido que un Athlon Thunderbird a la misma velocidad de reloj. Su velocidad de reloj se situó entre 1,3 y 1,7 GHz. Además el núcleo Palomino fue el primero en incluir el conjunto de instrucciones SSE de Intel, además de las 3DNow! propias de AMD. El núcleo Palomino seguía teniendo problemas con la disipación de calor, lo que hacía que se calentara demasiado. Entre las mejoras del Palomino respecto al Thunderbird podemos mencionar la prerrecuperación de datos por hardware, conocida en inglés como prefetch, y el aumento de las entradas TLB, de 24 a 32. Debido a las mejoras de rendimiento a la misma velocidad de reloj respecto a los núcleos anteriores, los Athlon XP fueron comercializados no por su velocidad de reloj, sino mediante un índice de "prestaciones relativas" conocido como PR. Este índice indica la velocidad de reloj equivalente de un Athlon de nucleo thunderbird con el mismo rendimiento que un Athlon XP. Por ejemplo, el Athlon XP 1800+ funciona realmente a 1,53 GHz, pero indica que tiene un rendimiento equivalente a un hipotético Thunderbird a 1,8 GHz. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 307 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Intel Xeon MP El último miembro añadido a la familia Xeon es el procesador Xeon MP, lanzado en 2002, que combinaba la tecnología Hyper-Threading con NetBurst. Sus chipsets utilizan el socket 603 y tiene versiones GC-LE (2 procesadores, 16 Gb de memoria direccionable) y GC-HE (4 procesadores o más, 64 Gb direccionables), todos usando un bus de 400 megahertz. Como la familia x86/IA-32 estándar de Intel de procesadores PC de escritorio, la línea de procesadores Xeon era de 32 bits. El 9 de mayo de 2004, Intel anunció que los futuros procesadores Xeon estarían basados en la arquitectura Pentium M de la compañía. Curiosamente, el Pentium M está fuertemente basado en la arquitectura del Pentium III, por lo que el "nuevo" Xeon puede ser más parecido al Pentium III Xeon que a los Xeon basados en NetBurst. Intel Pentium M Introducido en marzo de 2003, el Intel Pentium M es un microprocesador con arquitectura x86 (i686) diseñado y fabricado por Intel. El procesador fue originalmente diseñado para su uso en computadoras portátiles. Su nombre en clave antes de su introducción era "Banias". Todos los nombres clave del Pentium M son lugares de Israel, la ubicación del equipo de diseño del Pentium M. El Pentium M representa un cambio radical para Intel, ya que no es una versión de bajo consumo del Pentium 4, sino una versión fuertemente modificada del diseño del Pentium III (que a su vez es una modificación del Pentium Pro). Está optimizado para un consumo de potencia eficiente, una característica vital para ampliar la duración de la batería de las computadoras portátiles. Funciona con un consumo medio muy bajo y desprende mucho menos calor que los procesadores de ordenadores de sobremesa, el Pentium M funciona a una frecuencia de reloj más baja que los procesadores Pentium 4 normales, pero con un rendimiento similar (por ejemplo un Pentium M con velocidad de reloj de 1.73GHz normalmente puede igualar el rendimiento de un Pentium 4 a 3.2GHz. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 308 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Principales Características: Producción: Desde 2003 hasta ahora Fabricante: Intel Velocidad de CPU: 900 MHz a 2.26 GHz Velocidad de FSB: 400 MT/s a 533 MT/s Procesos: (Longitud de canal del MOSFET) 0.13 µm a 0.09 µm Conjunto de instrucciones: x86 Microarquitectura: P6 Sockets: Socket 479, Socket 478 Intel Pentium D Los procesadores Pentium D fueron introducidos por Intel en el Spring 2005 Intel Developer Forum. Un chip Pentium D consiste básicamente en un procesador Pentium 4 con 2 nucleos Virtuales que a diferencia de los core duo y los core 2 duo está en la optimización realizada, ya que los de núcleo Prescott están diseñados para alcanzar más MHz, sin embargo, esto genera mucho calor, por lo que la nueva tecnología Core optimiza para que cada MHz sea más eficiente, por lo que a la misma o menor velocidad(en MHz)la nueva tecnología Core rinde mucho más y genera mucho menos calor. Ambos procesadores son DualCore (doble núcleo), por lo que constan de 2 procesadores físicos conectados entre sí directamente (Core Duo y Core 2 Duo) y a través del bus frontal FSB (Pentium D). Cabe destacar que los Pentium D ya son tecnología antigua, no de gama baja, simplemente fueron los primeros intentos de Intel por obtener un procesador de doble núcleo, y esto se perfeccionó en la nueva generación de los Core Duo y Core 2 Duo. Adicionalmente, los D se calientan más porque el núcleo Prescott es el último de esa generación, llevado al límite de frecuencias. Mientras que el Core 2 es la tecnología de los Pentium M (de laptop) que genera muy poco calor y recién está comenzando a ser explotada. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 309 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Con un proceso de fabricación inicialmente de 90 nm y en su segunda generación de 65 nm. El nombre en clave del Pentium D antes de su lanzamiento era "Smithfield". Hubo un rumor que decia que estos chips incluian una tecnología DRM (Digital rights management) para hacer posible un sistema de protección anticopia de la mano de Microsoft, el cual Intel desmintio, aunque aclaró que algunos de sus chipsets si tenian dicha tecnologia, pero la extensión de ella y sus capacidades habian sido exageradas. Existen cinco variantes del Pentium D: Pentium D 805, a 2,6 GHz (el único Pentium D con FSB de 533 MHz) Pentium D 820, a 2,8 GHz con FSB de 800 MHz Pentium D 830, a 3,0 GHz con FSB de 800 MHz Pentium D 840, a 3,2 GHz con FSB de 800 MHz Pentium D Extreme Edition, a 3,2 GHz, con Hyper Threading y FSB de 800 MHz. Nota: no confundir con el Pentium 4 Extreme Edition, a 3,73 GHz, que únicamente posee un único núcleo Prescott) Cada uno de ellos posee dos núcleos Smithfield que a su vez estan basados en el núcleo Prescott, están fabricados en un proceso de 90 nm, con 1 MB de memoria caché L2 para cada núcleo. Todos los Pentium D incluyen la tecnología EM64T, que les permite trabajar con datos de 64 bits nativamente e incluyen soporte para la tecnología Bit NX. Las placas base que los soportan son las que utilizan los chipsets 101, 102, 945, 946, 965 y 975. Actualmente se han añadido otras once variantes del Pentium D, estas son: Pentium D 915, a 2,8 GHz con FSB de 800 MHz Pentium D 920, a 2,8 GHz con FSB de 800 MHz Pentium D 925, a 3,0 GHz con FSB de 800 MHz Pentium D 930, a 3,0 GHz con FSB de 800 MHz Pentium D 935, a 3,2 GHz con FSB de 800 MHz Pentium D 940, a 3,2 GHz con FSB de 800 MHz Pentium D 945, a 3,4 GHz con FSB de 800 MHz FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 310 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Pentium D 950, a 3,4 Ghz con FSB de 800 MHz Pentium D 960, a 3,6 Ghz con FSB de 800 MHz Pentium D 955 Extreme Edition, a 3,466 con Hyperthreading, un FSB de 1066 MHz y una caché de 2 MB L2 en cada nucleo. Pentium D Extreme Edition 965, a 3,73GHz con Hyperthreading, un FSB de 1066 MHz FSB y cache de 2 MB L2 en cada núcleo. Cada uno de ellos posee dos núcleos Cedar Mill, conformando así el core Presler, estan fabricados en un proceso de 65 nm con 2 MB de memoria caché L2 para cada núcleo. Todos los 9x5 se les denomina así porque éstos no contienen (salvo en la serie Extreme Edition) la tecnología Intel de virtualización (Intel VT), que se diferencia por permitir la Virtualización por hardware, similar a la AMD-V (AMD Virtualization). Un dato a destacar es que los procesadores fabricados en el primer trimestre de 2006 no traen soporte para la tecnología SpeedStep. Esta tecnología está disponible para el Core Stepping C1 en adelante (se identifica el Core Stepping mediante el "sSpec Number" del procesador). La serie 6x1 de procesadores Pentium 4 single core, también está afectada por esta limitación. Características Principales: Producción: 2005 - 3/9/2007 Fabricante: Intel Velocidad de CPU: 2,66 GHz a 3,73 GHz Velocidad de FSB: 533 MHz a 1066 MHz Procesos: (Longitud de canal del MOSFET) 0,09 µm a 0,065 µm Conjunto de instrucciones: MMX, SSE, SSE2, SSE3, EM64T Microarquitectura: NetBurst Socket: LGA 775 Intel Core Duo FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 311 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas Intel® Core Duo es U.T.E.Q un microprocesador lanzado en enero del 2006 por Intel con dos núcleos de ejecución, optimizado para las aplicaciones de subprocesos múltiples y para la multitarea. Puede ejecutar varias aplicaciones exigentes simultáneamente, como juegos con gráficos potentes o programas que requieran muchos cálculos, al mismo tiempo que puede descargar música o analizar su PC con su antivirus en segundo plano. Cabe decir que un modelo anterior a core duo y porterior a los Pentium D es el dual core inside que es un core duo con ese nombre (dual core inside ) es un procesador con dos nucleos de ejecucion que a diferencia de los pentium D sus nucleos no son virtuales y se diferencia de los core duo por que su caché es de solo 1 mb con un bus frontal de 800 Mhz mayor al core duo estos procesadores estan orientados a los portatiles aunque de igual forma hay versiones para desktop este procesador funciona a velocidades de 1.8 ghz y 1.6 ghz siendo este un procesador bastante mas rapido que los core 2 duo pero hasta ahora es desconocido por gran parte de las personas. Este microprocesador implementa 2Mb de caché compartida para ambos núcleos más un bus frontal de 667Mhz; además implementa un nuevo juego de instrucciones para multimedia (SSE3) y mejoras para las SSE y SSE2. Sin embargo, el desempeño con enteros es ligeramente inferior debido a su caché con mayor latencia. También incluye soporte para la tecnología Bit NX. Intel® Core Duo es el primer microprocesador de Intel usado en las computadoras Apple Macintosh. Existe también una versión con solo un nucleo denominada Core Solo. Especificaciones técnicas FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 312 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q El Core Duo contiene 151 millones de transistores, incluyendo la memoria caché de 2Mb. El núcleo de ejecución del procesador contiene un pipeline de 12 etapas con velocidades previstas de ejecución entre 2.33 y 2.50 GHz. La comunicación entre la caché L2 y los dos núcleos de ejecución es controlada por un módulo de bus árbitro que elimina el tráfico de coherencia a través del bus frontal (FSB), con el costo de elevar la latencia de la comunicación de núcleo-a-L2 de 10 ciclos de reloj (en el Pentium M) a 14 ciclos de reloj. El incremento de la frecuencia de reloj contrapesa el impacto del incremento en la latencia. Las nuevas características de administración de energía incluyen control mejorado de temperatura, así como escalado independiente de energía entre los 2 núcleos, lo que resulta en un manejo de energía mucho más eficiente que los diseños anteriores. Los 2 núcleos se comunican con el procesador a través de un bus frontal (FSB) de 667MHz. Características Principales: Producción: 2006 Fabricante: Intel Velocidad de CPU: 1.06 GHz a 2.33 GHz Velocidad de FSB: 533 MT/s a 667 MT/s Procesos: (Longitud de canal del MOSFET) 0.065 µm Conjunto de instrucciones: x86 Microarquitectura: Intel P6 Socket: Socket M AMD Athlon 64 X2 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 313 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q El AMD Athlon 64 x2 es un microprocesador de 64 bits de Multi núcleo producido por AMD.Este microprocesador fue introducido para el socket 939 (en 90 nm SOI) y para el socket AM2 (en 90 nm y 65 nm SOI) con un bus HyperTransport de 2000 Mhz y un (TDP) de 110W-89W y soporte de memoria DDR2 a partir de los modelos AM2 y conjunto de instrucciones SSE3. Cada núcleo cuenta con una unidad de cache independiente, y tienen entre 154 a 233.2 millones de transistores dependiendo del tamaño de la cache. Los nuevos procesadores que aparecieron en el mes de Julio del 2006 para el socket AM2 contaron con soporte para memoria DDR2, fueron fabricados en 90 nm y 65nm SOI e incluyeron tecnologías de virtualización y mejoras en el consumo de energía. La principal característica de estos procesadores es que contienen dos núcleos y pueden procesar varias táreas a la vez rindiendo mucho mejor que los procesadores de un único núcleo. Además su arquitectura es de 64-bits. El microprocesador AMD Turion 64 X2 es una versión de bajo consumo del procesador AMD Athlon 64 X2 destinada a los ordenadores portátiles, y constituye la respuesta comercial de AMD a la plataforma Centrino CORE DUO de Intel. Modelos Athlon 64 X2 para Socket 939 Procesador de doble núcleo CPU-Stepping: E4 L1-Cache: 64 + 64 KiB (Data + Instrucciones), por núcleo L2-Cache: 512 KiB fullspeed, por núcleo MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, Bit NX FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 314 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Socket 939, HyperTransport (1000 MHz, HT1000) VCore: 1.35 V - 1.4 V Consumo (TDP): 89 Watt max (4600+: 110 Watt max) Lanzado al mercado: 1 de agosto de 2005 Frecuencia del reloj:: 2000 - 2400 MHz 3800+: 2000 MHz (ADA3800DAA5BV) 4200+: 2200 MHz (ADA4200DAA5BV) 4600+: 2400 MHz (ADA4600DAA5BV) Modelo Frecuenci Cache L2 TDP Tecnología 512 + 512 89 W 90 nm 89 W 90 nm 512 + 512 110 90 nm KiB W a Athlon 64 X2 2000 MHz 3800+ Athlon 64 X2 KiB 2200 MHz 512 + 512 4200+ Athlon 64 X2 KiB 2400 MHz 4600+ Modelos de Athlon 64 X2 para Socket AM2 Procesador de doble núcleo CPU-Stepping: F2, F3 L1-Cache: 64 + 64 KiB (Data + Instrucciones), por núcleo L2-Cache: 256, 512 o 1024 KiB fullspeed, por núcleo MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, Bit NX, AMD Virtualization Socket AM2, HyperTransport (1000 MHz, HT1000) VCore: 1.25 V - 1.35 V FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 315 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Consumo (TDP): 35 Watt (3800+ EE SFF), 65 Watt (3600+ to 4800+ EE), 89 Watt (3800+ to 5600+), 125 Watt (6000+) max Lanzado al mercado: 23 de mayo de 2006 Frecuencia del reloj: 2000 MHz - 3200MHz 256 KiB L2-Cache: 3600+: 2000 Mhz 512 KiB L2-Cache: (a veces confundido con el núcleo Brisbane) 3800+: 2000 MHz (F2&F3) 4200+: 2200 MHz 4600+: 2400 MHz (F2&F3) 5000+: 2600 MHz (F2&F3) 5400+: 2800 MHz (F3) 1024 KiB L2-Cache: 4000+: 2000 MHz 4400+: 2200 MHz 4800+: 2400 MHz 5200+: 2600 MHz (F2&F3) 5600+: 2800 MHz (F3) 6000+: 3000 MHz (F3) 6400+: 3200 MHz (F3) Modelo Frecuenci Cache L2 Tecnología 256 + 256 90 nm a Athlon 64 X2 2000 MHz 3600+ Athlon 64 X2 KiB 2000 MHz 512 + 512 3800+ Athlon 64 X2 90 nm KiB 2000 MHz 1 + 1 MiB 90 nm 2200 MHz 512 + 512 90 nm 4000+ Athlon 64 X2 4200+ FUNDAMENTOS DE COMPUTACION KiB 316 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas Athlon 64 X2 U.T.E.Q 2200 MHz 1 + 1 MiB 90 nm 2400 MHz 512 + 512 90 nm 4400+ Athlon 64 X2 4600+ Athlon 64 X2 KiB 2400 MHz 1 + 1 MiB 90 nm 2600 MHz 512 + 512 90 nm 4800+ Athlon 64 X2 5000+ Athlon 64 X2 KiB 2600 MHz 1 + 1 MiB 90 nm 2800 MHz 512 + 512 90 nm 5200+ Athlon 64 X2 5400+ Athlon 64 X2 KiB 2800 MHz 1 + 1 MiB 90 nm 3000 MHz 1 + 1 MiB 90 nm 3200 MHz 1 + 1 MiB 90 nm 5600+ Athlon 64 X2 6000+ Athlon 64 X2 6400+ Intel Core 2 Duo El microprocesador Core 2 Duo de Intel es la continuación de los Pentium D y Core Duo. Su distribución comenzó el 27 de julio de 2006. El Core 2 Duo es un procesador con un pipeline de 14 etapas lo que le permite escalar más en frecuencia que su antecesor directo: el Core 1, que tenía 12 etapas al igual que el Athlon 64. Tiene, además, un motor de ejecución ancho con tres ALUs, cuatro FPUs, y tres unidades de SSE de 128 bits. Estas dos características hacen que sea el procesador x86 que más instrucciones por ciclo puede lograr. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 317 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Entre otras características destacan arquitectura de 64 bits EM64T (no disponible en su predecesor Core Duo), Virtualization Technology, LaGrande Technology, Intel Enhanced SpeedStep Technology, Active Management Technology (iAMT2), MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, y XD bit. Existen versiones de sobremesa y para portátiles, a diferencia de la división existente desde 2003 entre Pentium M para portátiles y Pentium 4 para ordenadores de sobremesa, unificando el nombre de Core 2 Duo para todas los procesadores de gama media dejando además el nombre Pentium, utilizado desde 1993, para los procesadores de gama baja (y menor rendimiento) basados en la arquitectura de Core 2 con un caché reducido llamado Pentium Dual Core, quienes a su vez vienen a reemplazar a la familia Celeron en este rol. Una llamativa característica de esta familia es su particular facilidad para aplicar overclock, llegando muchos de estos procesadores a ganancias superiores al 50% en su frecuencia de trabajo. Los procesadores Core 2 están etiquetados como "E6x00" o "E6x20" o "E6x50" o "E65x0". Están destinados a ordenadores de sobremesa. Nombr Frecuenci Fron Mult Cach Cach TD Socke Fecha de e del a t . e L1 e L2 P t salida 9x 2×32 4 Mb 65 LGA 22/07/200 W 775 7 65 LGA 22/07/200 W 775 7 65 LGA 27/07/200 W 775 6 65 LGA 27/07/200 modelo Side Bus Core 2 3,00 GHz Duo 1333 MT/s kb E6850 Core 2 2,66 GHz Duo 1333 8x MT/s 2×32 4 Mb kb E6750 Core 2 2,66 GHz Duo 1066 10 x MT/s 2×32 4 Mb kb E6700 Core 2 2,40 GHz 1066 9x 2×32 FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 4 Mb 318 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas Duo U.T.E.Q MT/s kb W 775 6 65 LGA 22/07/200 W 775 7 65 LGA 22/07/200 W 775 7 < LGA xx/xx/200 65 775 7 < LGA xx/xx/200 65 775 7 E6600 Core 2 2,33 GHz Duo 1333 7x MT/s 2×32 4 Mb kb E6550 Core 2 2,33 GHz Duo 1333 7x MT/s 2×32 4 Mb kb E6540 Core 2 2,13 GHz Duo 1066 8x MT/s 2×32 4 Mb kb E6420 Core 2 W 1,86 GHz Duo 1066 7x MT/s 2×32 4 Mb kb E6320 W Características Principales: Producción: 2006 -2007 Fabricante: Intel Velocidad de CPU: 1.60 GHz a 2.93 GHz Velocidad de FSB: 667 MT/s a 1333 MT/s Procesos: (Longitud de canal del MOSFET) 0.065 µm Conjunto de instrucciones: EM64T Microarquitectura: Intel Core Microarchitecture Sockets: Socket T, Socket M Número de Cores: 1, 2, o 4 (2x2) Intel Core 2 Quad FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 319 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Intel Core 2 Quad o Intel Core Quad son una serie de procesadores de Intel con 4 núcleos y de 64 bits. Según el fabricante, estos procesadores son un 70% más rápidos que los Core 2 Duo. Intel tiene en mente lanzar los procesadores de 4 núcleos para portátiles en el primer semestre de 2008, con el nombre de "Penryn" y será una actualización de los denominados Intel Santa Rosa que se utilizan actualmente. Modelos Nombre del modelo Core 2 Quad Q6600 Core 2 Quad Q6700 Frecuencia Front Mult. Cache Cache TDP Side L1 L2 Bus 2,40 GHz 1066 9x 2×32 8 Mb 105 MT/s kb 95 W 2,66 GHz 1066 10 x 2×32 8 Mb 95 MT/s kb W Socket Fecha de salida LGA 775 07/01/2007 LGA 775 22/07/2007 Características Principales: Producción: 2007 Fabricante: Intel Velocidad de CPU: 2.40 GHz a 2.66 GHz Velocidad de FSB: 1066 MT/s a 1333 MT/s Procesos: (Longitud de canal del MOSFET) 0.065 µm Conjunto de instrucciones: EM64T Microarquitectura: Intel Core Microarchitecture Sockets: LGA 775, Socket T FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 320 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q AMD Quad Core El AMD Quad Core es un microprocesador de la empresa AMD (Advanced Micro Devices Inc.) con fecha de salida en los próximos meses. Es el primer procesador de 4 núcleos de AMD, aunque no es el primero de 4 núcleos en la era de las computadoras. El nombre técnico para estos procesadores es AMD K10 Los nombres claves revelados por AMD para esta nueva línea de procesadores de cuatro núcleos para servidores y computadoras de sobremesa son: Barcelona: Procesador de 4 núcleos para servidores que rondarán velocidades de reloj desde los 1,7Ghz hasta los 2Ghz. Con este procesador AMD renueva la lista de procesadores para servidores, estará disponible para socket AM2. Phenom: Versión de 4 núcleos para sobremesa y que va dirigida a entusiastas y usuarios exigentes, pretende ser la competencia de los Core 2 Duo y de los Quad 2 Cores tendrá núcleos Agena. Rana: Versión de 2 núcleos de computadoras de sobremesa su intención es la de sustituir a la línea Sempron, correran a una velocidad de 2,1 a 2,3Ghz. Kuma: Versión de 2 núcleos del Phenom para la gama media de procesadores, correrán a velocidades de 2,0 a 2,9 Ghz. Spica: Versión mono-núcleo de la nueva línea de AMD. (Nótese que AMD planea lanzar 2 líneas de procesadores de gama media aún no se sabe si absorberán a los Sempron o coexistirán) FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 321 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q AMD Quad FX Para no quedarse atrás, AMD saca al mercado los procesadores de Plataforma AMD Quad FX con Arquitectura de Conexión Directa de Doble Socket. Esta serie tiene las siguientes versiones: FX-70 de velocidad: 2.6 GHz FX-72 de velocidad: 2.8 GHz FX-74 de velocidad: 3.0 GHz Cada una de estas versiones cuenta con “3 enlaces de tecnología HyperTransport” por procesador, a diferencia del AMD FX-62 que solo llega a tener 1 enlace. También hubo una mejora en el “Cache de alto rendimiento integrado al procesador” que es de: L1: Total 512 KB (256 KB por procesador L2: Total 4 MB (2 MB por procesador) A pesar de todo este rendimiento AMD ya está pensando en algo más potente y seguramente veremos muy pronto procesadores de 8 núcleos nativo. Micros falsos La informática es terreno abonado para las falsificaciones. Sin el serigrafiado todos los chips parecen iguales, y es imposible conocer su marca, modelo o velocidad. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 322 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Esto se aplica a la perfección para los micros; antiguamente era raro que alguien vendiera un micro falsificado, pero con la llegada del Pentium el problema llegó a adquirir dimensiones alarmantes, con cuerpos como la Interpol movilizados a la caza del falsificador. Los engaños más típicos suelen ser: Falsificación en sí: se coge un chip, se le borra o tapa el serigrafiado y se escribe encima, consiguiendo un nuevo chip más caro. Al principio la falsificación era muy cutre, y un poco de acetona la revelaba; hoy en día, ni un experto puede estar seguro. Es muy difícil de evitar, como no sea acudiendo a empresas de reconocido prestigio donde el riesgo sea mínimo o escogiendo un chip barato, que seguro que no han falsificado. También se puede exigir que sea un chip no OEM, sino con su propia caja y garantía sellada, pero estos chips son mucho más caros (y la caja puede ser falsa...) Intercambio de micros: un día se nos ocurre levantar el ventilador del micro y ¡sorpresa!, es un Pentium normal en vez de MMX; o va a otra velocidad, por ejemplo. Se va a la tienda y nos dicen que es un error, que no entienden qué puede haber pasado... y como no queremos follón y puede que tengan razón (en cuyo caso lo que son es unos cutres), dejamos que nos cambien el chip y nos vamos. Cambios de marca: algo muy común en la época 386 y 486, ahora mucho menos. Pagábamos un micro Intel y nos vendían un AMD, Cyrix o Texas Instruments; micros que a veces son iguales o mejores (mi 386 de AMD era fantástico, y aún podría funcionar sin problemas) pero que son más baratos, por lo que el ahorro es para el vendedor, no para nosotros. Se sabe de historias aberrantes, se lo aseguro; Pentium MMX más lentos que un 486, micros con 5 pegatinas encima del serigrafiado... falso, claro; y cosas aún peores. Las soluciones, a continuación: Exija ver el interior del ordenador: como no sea que compra en un sitio de muchísima garantía tipo Corte Inglés, PC City, ADL... (e incluso FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 323 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q así, pueden haberse equivocado al embalarlo). Si no quieren, váyase sin pagar a otro lado; si quieren sus cientos de miles de pesetas no deberían molestarse por algo así Por cierto, pueden obligarle a que la garantía valga únicamente si el ordenador lo abren sólo ellos (con sellos y pegatinas en la caja para saber si lo ha abierto). A mí no me gusta el método, porque le obliga a ampliarlo siempre en esa tienda, pero es más o menos legal; infórmese. De todas formas, nadie lo encontraría raro si se tratase de un televisor; ellos se protegen, en principio, de los manazas informáticos (que haberlos, haylos). Exija siempre una factura detallada: y, por el amor de Dios, con el IVA incluído. Será su única garantía de reclamación, así que asegúrese de que está TODO al detalle: modelos, cantidades (RAM, disco duro) y, sobre todo, marcas. Por ejemplo, "chip 200 MHz" no es nada; ¿qué es: un Pentium, un MMX, un II, un K6, un 6x86? (o un 486 superdopado, quién sabe). Vaya a sitios de una cierta fama: o al menos, con una apariencia decente y organizada. Si no entiende nada de la informática actual, lea revistas (varias), asesórese por un amigo. 4.4.13 COPROCESADOR Coprocesador matemático: procesador diferente del microprocesador principal, que ejecuta funciones adicionales o que ayuda al microprocesador principal. El tipo de coprocesador más común es el de coma flotante, también llamado numérico o matemático, diseñado para ejecutar los cálculos numéricos más rápidamente y mejor que los microprocesadores de aplicaciones generales utilizados en los PC. Los procesadores de última generación para PC incorporan lógica de coma flotante, por lo que este tipo de componente resulta innecesario. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 324 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Microcontrolador Un microprocesador no es un ordenador completo. No contiene grandes cantidades de memoria ni es capaz de comunicarse con dispositivos de entrada —como un teclado, un joystick o un ratón— o dispositivos de salida como un monitor o una impresora. Un tipo diferente de circuito integrado llamado microcontrolador es de hecho una computadora completa situada en un único chip, que contiene todos los elementos del microprocesador básico además de otras funciones especializadas. Los microcontroladores se emplean en videojuegos, reproductores de vídeo, automóviles y otras máquinas. Semiconductores Todos los circuitos integrados se fabrican con semiconductores, sustancias cuya capacidad de conducir la electricidad es intermedia entre la de un conductor y la de un no conductor o aislante. El silicio es el material semiconductor más habitual. Como la conductividad eléctrica de un semiconductor puede variar según la tensión aplicada al mismo, los transistores fabricados con semiconductores actúan como minúsculos conmutadores que abren y cierran el paso de corriente en sólo unos pocos nanosegundos (milmillonésimas de segundo). Esto permite que un ordenador pueda realizar millones de instrucciones sencillas cada segundo y ejecutar rápidamente tareas complejas. El bloque básico de la mayoría de los dispositivos semiconductores es el diodo, una unión de materiales de tipo negativo (tipo n) y positivo (tipo p). Los términos "tipo n" y "tipo p" se refieren a materiales semiconductores que han sido dopados, es decir, cuyas propiedades eléctricas han sido alteradas mediante la adición controlada de pequeñísimas concentraciones de impurezas como boro o fósforo. En un diodo, la corriente eléctrica sólo fluye en un sentido a través de la unión: desde el material de tipo p hasta el material de tipo n, y sólo cuando el material de tipo p está a una tensión superior que el de tipo n. La tensión que debe aplicarse al diodo para crear esa condición se denomina tensión de polarización directa. La tensión opuesta que hace que no pase corriente se denomina tensión de polarización inversa. Un circuito integrado contiene FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 325 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q millones de uniones p-n, cada una de las cuales cumple una finalidad específica dentro de los millones de elementos electrónicos de circuito. La colocación y polarización correctas de las regiones de tipo p y tipo n hacen que la corriente eléctrica fluya por los trayectos adecuados y garantizan el buen funcionamiento de todo el chip. Transistores El transistor empleado más comúnmente en la industria microelectrónica se denomina transistor de efecto de campo de metal-óxido-semiconductor (MOSFET). Contiene dos regiones de tipo n, llamadas fuente y drenaje, con una región de tipo p entre ambas, llamada canal. Encima del canal se encuentra una capa delgada de dióxido de silicio, no conductor, sobre la cual va otra capa llamada puerta. Para que los electrones fluyan desde la fuente hasta el drenaje, es necesario aplicar una tensión a la puerta (tensión de polarización directa). Esto hace que la puerta actúe como un conmutador de control, conectando y desconectando el MOSFET y creando una puerta lógica que transmite unos y ceros a través del microprocesador. Fabricación de microprocesadores Los microprocesadores se fabrican empleando técnicas similares a las usadas para otros circuitos integrados, como chips de memoria. Generalmente, los microprocesadores tienen una estructura más compleja que otros chips, y su fabricación exige técnicas extremadamente precisas. La fabricación económica de microprocesadores exige su producción masiva. Sobre la superficie de una oblea de silicio se crean simultáneamente varios cientos de grupos de circuitos. El proceso de fabricación de microprocesadores consiste en una sucesión de deposición y eliminación de capas finísimas de materiales conductores, aislantes y semiconductores, hasta que después de cientos de pasos se llega a un complejo "bocadillo" que contiene todos los circuitos interconectados del microprocesador. Para el circuito electrónico sólo se emplea la superficie externa de la oblea de silicio, una capa de unas 10 micras de espesor (unos 0,01 mm, la décima parte del espesor de un cabello humano). Entre las etapas del proceso figuran la creación de sustrato, la FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 326 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q oxidación, la litografía, el grabado, la implantación iónica y la deposición de capas. La primera etapa en la producción de un microprocesador es la creación de un sustrato de silicio de enorme pureza, una rodaja de silicio en forma de una oblea redonda pulida hasta quedar lisa como un espejo. En la etapa de oxidación se coloca una capa eléctricamente no conductora, llamada dieléctrico. El tipo de dieléctrico más importante es el dióxido de silicio, que se "cultiva" exponiendo la oblea de silicio a una atmósfera de oxígeno en un horno a unos 1.000º C. El oxígeno se combina con el silicio para formar una delgada capa de óxido de unos 75 angstroms de espesor (un ángstrom es una diezmilmillonésima de metro). Casi todas las capas que se depositan sobre la oblea deben corresponder con la forma y disposición de los transistores y otros elementos electrónicos. Generalmente esto se logra mediante un proceso llamado fotolitografía, que equivale a convertir la oblea en un trozo de película fotográfica y proyectar sobre la misma una imagen del circuito deseado. Para ello se deposita sobre la superficie de la oblea una capa fotosensible cuyas propiedades cambian al ser expuesta a la luz. Los detalles del circuito pueden llegar a tener un tamaño de sólo 0,25 micras. Como la longitud de onda más corta de la luz visible es de unas 0,5 micras, es necesario emplear luz ultravioleta de baja longitud de onda para resolver los detalles más pequeños. Después de proyectar el circuito sobre la capa fotorresistente y revelar la misma, la oblea se graba: esto es, se elimina la parte de la oblea no protegida por la imagen grabada del circuito mediante productos químicos (un proceso conocido como grabado húmedo) o exponiéndola a un gas corrosivo llamado plasma en una cámara de vacío especial. En el siguiente paso del proceso, la implantación iónica, se introducen en el silicio impurezas como boro o fósforo para alterar su conductividad. Esto se logra ionizando los átomos de boro o de fósforo (quitándoles uno o dos electrones) y lanzándolos contra la oblea a grandes energías mediante un implantador iónico. Los iones quedan incrustados en la superficie de la oblea. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 327 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q En el último paso del proceso, las capas o películas de material empleadas para fabricar un microprocesador se depositan mediante el bombardeo atómico en un plasma, la evaporación (en la que el material se funde y posteriormente se evapora para cubrir la oblea) o la deposición de vapor químico, en la que el material se condensa a partir de un gas a baja presión o a presión atmosférica. En todos los casos, la película debe ser de gran pureza, y su espesor debe controlarse con una precisión de una fracción de micra. Los detalles de un microprocesador son tan pequeños y precisos que una única mota de polvo puede destruir todo un grupo de circuitos. Las salas empleadas para la fabricación de microprocesadores se denominan salas limpias, porque el aire de las mismas se somete a un filtrado exhaustivo y está prácticamente libre de polvo. 4.5 SOFTWARE 4.5.1 Definición de Software: El software es el conjunto de instrucciones que las computadoras emplean para manipular datos. Sin el software, la computadora sería un conjunto de medios sin utilizar. Al cargar los programas en una computadora, la máquina actuará como si recibiera una educación instantánea; de pronto "sabe" cómo pensar y cómo operar. El Software es un conjunto de programas, documentos, procedimientos, y rutinas asociados con la operación de un sistema de computo. Distinguiéndose de los componentes físicos llamados hardware. Comúnmente a los programas de computación se les llama software; el software asegura que el programa o sistema cumpla por completo con sus objetivos, opera con eficiencia, esta adecuadamente documentado, y suficientemente sencillo de operar. Es simplemente el conjunto de instrucciones FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 328 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q individuales que se le proporciona al microprocesador para que pueda procesar los datos y generar los resultados esperados. El hardware por si solo no puede hacer nada, pues es necesario que exista el software, que es el conjunto de instrucciones que hacen funcionar al hardware. 4.5.2 Clasificaciones del Software: El software se clasifica en 4 diferentes Categorías: Sistemas Operativos, Lenguajes de Programación, Software de uso general, Software de Aplicación. (algunos autores consideran la 3era y 4ta clasificación como una sola). 4.5.2.1 Sistemas Operativos: El sistema operativo es el gestor y organizador de todas las actividades que realiza la computadora. Marca las pautas según las cuales se intercambia información entre la memoria central y la externa, y determina las operaciones elementales que puede realizar el procesador. El sistema operativo, debe ser cargado en la memoria central antes que ninguna otra información. Lenguajes de Programación Mediante los programas se indican a la computadora que tarea debe realizar y cómo efectuarla, pero para ello es preciso introducir estas órdenes en un lenguaje que el sistema pueda entender. En principio, el ordenador sólo entiende las instrucciones en código máquina, es decir ,el específico de la computadora. Sin embargo, a partir de éstos se elaboran los llamados lenguajes de alto y bajo nivel. 4.5.2.2 Software de Uso General: El software para uso general ofrece la estructura para un gran número de aplicaciones empresariales, científicas y personales. El software de hoja de cálculo, de diseño asistido por computadoras (CAD), de procesamiento de texto, de manejo de Bases de Datos, pertenece a esta categoría. La mayoría de software para uso general se vende como paquete; es decir, con software y documentación orientada al usuario (manuales de referencia, plantillas de teclado y demás). FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 329 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q 4.5.2.3 Software de aplicaciones: El software de aplicación esta diseñado y escrito para realizar tareas específicas personales, empresariales o científicas como el procesamiento de nóminas, la administración de los recursos humanos o el control de inventarios. Todas éstas aplicación es procesan datos (recepción de materiales) y generan información (registros de nómina) para el usuario. 4.5.2.4 Lenguaje de programación: Es un conjunto de sintaxis y reglas semánticas que definen los programas del computador. Al desarrollarse las primeras computadoras electrónicas, se vio la necesidad de programarlas, es decir, de almacenar en memoria la información sobre la tarea que iban a ejecutar. Las primeras se usaban como calculadoras simples; se les indicaban los pasos de cálculo, uno por uno. John Von Neumann desarrolló el modelo que lleva su nombre, para describir este concepto de "programa almacenado". En este modelo, se tiene una abstracción de la memoria como un conjunto de celdas, que almacenan simplemente números. Estos números pueden representar dos cosas: los datos, sobre los que va a trabajar el programa; o bien, el programa en sí. ¿Cómo es que describimos un programa como números? Se tenía el problema de representar las acciones que iba a realizar la computadora, y que la memoria, al estar compuesta por switches correspondientes al concepto de bit, solamente nos permitía almacenar números binarios. La solución que se tomó fue la siguiente: a cada acción que sea capaz de realizar nuestra computadora, asociarle un número, que será su código de operación (opcode). Por ejemplo, una calculadora programable simple podría asignar los opcodes: 1 = SUMA, 2 = RESTA, 3 = MULTIPLICA, 4 = DIVIDE. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 330 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Supongamos que queremos realizar la operación 5 * 3 + 2, en la calculadora descrita arriba. En memoria, podríamos "escribir" el programa de la siguiente forma: Localidad Opcode Significado Comentario 0 5 5 En esta localidad, tenemos el primer número de la fórmula 1 3 * En esta localidad, tenemos el opcode que representa la multiplicación. 2 3 3 En esta localidad, tenemos el segundo número de la fórmula 3 1 + En esta localidad, tenemos el opcode que representa la suma. 4 2 2 En esta localidad, tenemos el último número de la fórmula Podemos ver que con esta representación, es simple expresar las operaciones de las que es capaz el hardware (en este caso, nuestra calculadora imaginaria), en la memoria. La descripción y uso de los opcodes es lo que llamamos lenguaje de máquina. Es decir, la lista de códigos que la máquina va a interpretar como instrucciones, describe las capacidades de programación que tenemos de ella; es el lenguaje más primitivo, depende directamente del hardware, y requiere del programador que conozca el funcionamiento de la máquina al más bajo nivel. Los lenguajes más primitivos fueron los lenguajes de máquina. Esto, ya que el hardware se desarrolló antes del software, y además cualquier software finalmente tiene que expresarse en el lenguaje que maneja el hardware. La programación en esos momentos era sumamente tediosa, pues el programador tenía que "bajarse" al nivel de la máquina y decirle, paso a pasito, cada punto de la tarea que tenía que realizar. Además, debía expresarlo en forma numérica; y por supuesto, este proceso era propenso a errores, con lo que la productividad del programador era muy limitada. Sin embargo, hay que recordar que en estos momentos, simplemente aún no existía alternativa. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 331 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q El primer gran avance que se dio, como ya se comentó, fue la abstracción dada por el Lenguaje Ensamblador, y con él, el nacimiento de las primeras herramientas automáticas para generar el código máquina. Esto redujo los errores triviales, como podía ser el número que correspondía a una operación, que son sumamente engorrosos y difíciles de detectar, pero fáciles de cometer. Sin embargo, aún aquí es fácil para el programador perderse y cometer errores de lógica, pues debe bajar al nivel de la forma en que trabaja el CPU, y entender bien todo lo que sucede dentro de él. Con el desarrollo en los 50s y 60s de algoritmos de más elevado nivel, y el aumento de poder del hardware, empezaron a entrar al uso de computadoras científicos de otras ramas; ellos conocían mucho de Física, Química y otras ramas similares, pero no de Computación, y por supuesto, les era sumamente complicado trabajar con lenguaje Ensamblador en vez de fórmulas. Así, nació el concepto de Lenguaje de Alto Nivel, con el primer compilador de FORTRAN (FORmula TRANslation), que, como su nombre indica, inició como un "simple" esfuerzo de traducir un lenguaje de fórmulas, al lenguaje ensamblador y por consiguiente al lenguaje de máquina. A partir de FORTRAN, se han desarrollado innumerables lenguajes, que siguen el mismo concepto: buscar la mayor abstracción posible, y facilitar la vida al programador, aumentando la productividad, encargándose los compiladores o intérpretes de traducir el lenguaje de alto nivel, al lenguaje de computadora. Hay que notar la existencia de lenguajes que combinan características de los de alto nivel y los de bajo nivel (es decir, Ensamblador). Mi ejemplo favorito es C: contiene estructuras de programación de alto nivel, y la facilidad de usar librerías que también son características de alto nivel; sin embargo, fue diseñado con muy pocas instrucciones, las cuales son sumamente sencillas, fáciles de traducir al lenguaje de la máquina; y requiere de un entendimiento apropiado de cómo funciona la máquina, el uso de la memoria, etcétera. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 332 Ing. Msc. Byron Oviedo Bayas U.T.E.Q Por ello, muchas personas consideramos a lenguajes como C (que fue diseñado para hacer sistemas operativos), lenguajes de nivel medio. FUNDAMENTOS DE COMPUTACION 333