Modulo_2

MÓDULO 2: HARDWARE DE COMPUTADORAS ............ 4 2.1 INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................4 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.2 Hardware y Software .........................................................................................................4 Breve reseña histórica .......................................................................................................4 Generaciones de computadoras .........................................................................................5 Clasificación de computadoras ..........................................................................................7 FUNCIONAMIENTO DE LAS COMPUTADORAS .............................................................................8 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 Informática........................................................................................................................8 Procesos básicos: entrada, procesamiento y salida ............................................................8 Bus....................................................................................................................................9 El proceso de booteo .........................................................................................................9 COMPONENTES DE UNA COMPUTADORA.................................................................................10 2.3.1 Introducción....................................................................................................................10 2.3.2 Partes..............................................................................................................................10 2.3 GABINETE ............................................................................................................................10 2.4.1 Formatos.........................................................................................................................10 2.4 2.5 FUENTE DE ALIMENTACIÓN ...................................................................................................11 2.5.1 2.5.2 2.5.3 2.5.4 2.6 PLACA MADRE ......................................................................................................................13 2.6.1 2.6.2 2.6.3 2.6.4 2.6.5 2.6.6 2.6.7 2.6.8 2.6.9 2.6.10 2.7 Introducción....................................................................................................................13 Tipos ...............................................................................................................................13 Elementos........................................................................................................................13 Elección de una placa madre ...........................................................................................15 Socket y Slot ....................................................................................................................16 Jumpers...........................................................................................................................17 Componentes integrados..................................................................................................17 Conectores externos: Teclado, PS/2, Serial, Paralelo, Video, USB ...................................17 BIOS ...............................................................................................................................19 Recursos del sistema: IRQ, DMA, Direcciones de E/S..................................................19 PROCESADOR .......................................................................................................................20 2.7.1 2.7.2 2.7.3 2.7.4 2.8 Introducción y funcionamiento de las fuentes de alimentación ..........................................11 Tipos de fuente de alimentación .......................................................................................11 Características de las fuentes de alimentación .................................................................11 Refrigeración...................................................................................................................12 Introducción....................................................................................................................20 Partes..............................................................................................................................20 Caché interna ..................................................................................................................21 Procesadores más populares............................................................................................21 MEMORIA ............................................................................................................................27 2.8.1 2.8.2 2.8.3 2.8.4 Introducción....................................................................................................................27 Tamaño de la memoria RAM............................................................................................27 Tipos de memoria ............................................................................................................27 Elección del tipo y cantidad de memoria ..........................................................................28 PLACAS DE EXPANSIÓN .........................................................................................................28 2.9.1 Introducción....................................................................................................................28
2.9 1 2.9.2 Tipos de placas de expansión...........................................................................................29 2.10 PLACAS DE VIDEO .................................................................................................................29 2.10.1 2.10.2 2.10.3 2.11 PLACAS DE SONIDO ...............................................................................................................30 2.11.1 2.11.2 2.11.3 2.11.4 2.11.5 2.11.6 2.12 Introducción a las redes ..............................................................................................45 Redes par a par y cliente/servidor................................................................................45 Redes de área local y amplia .......................................................................................47 Internet .......................................................................................................................48 MODEM .............................................................................................................................49 2.18.1 2.18.2 2.18.3 2.18.4 2.19 Unidades de Cinta .......................................................................................................43 Unidades Zip...............................................................................................................44 Unidades extraíbles USB.............................................................................................44 Otros dispositivos........................................................................................................44 DISPOSITIVOS DE COMUNICACIONES ......................................................................................45 2.17.1 2.17.2 2.17.3 2.17.4 2.18 Discos ópticos .............................................................................................................40 Unidades lectoras de CD.............................................................................................41 Unidades grabadoras y regrabadoras de CD ...............................................................42 Unidades de DVD........................................................................................................43 OTROS DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO..........................................................................43 2.16.1 2.16.2 2.16.3 2.16.4 2.17 Introducción................................................................................................................35 Componentes de un disco rígido ..................................................................................36 Tipos de discos rígidos ................................................................................................37 Interfases ....................................................................................................................38 Conectores de los discos rígidos ..................................................................................39 UNIDADES DE DISCOS ÓPTICOS .............................................................................................40 2.15.1 2.15.2 2.15.3 2.15.4 2.16 Tipos de unidades........................................................................................................34 Conectores de las unidades de disquetes ......................................................................35 UNIDADES DE DISCOS RÍGIDOS ..............................................................................................35 2.14.1 2.14.2 2.14.3 2.14.4 2.14.5 2.15 Introducción................................................................................................................34 Tipos de dispositivos....................................................................................................34 UNIDADES DE DISQUETE .......................................................................................................34 2.13.1 2.13.2 2.14 Introducción................................................................................................................30 Componentes básicos de una tarjeta de sonido.............................................................30 Métodos de síntesis......................................................................................................32 Calidad de una placa de sonido ...................................................................................32 Configuración de una placa de sonido .........................................................................33 Tarjetas PCI y sonido incorporado ..............................................................................33 DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO ....................................................................................34 2.12.1 2.12.2 2.13 Introducción................................................................................................................29 Interfases ....................................................................................................................29 Factores a tener en cuenta...........................................................................................29 Introducción................................................................................................................49 Tipos de MODEMs......................................................................................................49 Normas de comunicación y discado .............................................................................50 Estándares de velocidad ..............................................................................................52 PLACAS DE RED ....................................................................................................................52 2.19.1 2.19.2 Introducción................................................................................................................52 Elección de una placa de red .......................................................................................53
2 2.20 PERIFÉRICOS ........................................................................................................................53 2.20.1 2.20.2 2.20.3 2.20.4 2.20.5 2.20.6 2.20.7 2.21 TECLADO .............................................................................................................................57 2.21.1 2.21.2 2.21.3 2.21.4 2.22 Introducción................................................................................................................62 Tamaño y formatos......................................................................................................62 Resolución...................................................................................................................63 Entrelazados ...............................................................................................................63 Dot pitch o tamaño del punto.......................................................................................64 IMPRESORAS ........................................................................................................................65 2.24.1 2.24.2 2.24.3 2.24.4 2.24.5 2.24.6 2.24.7 2.25 Introducción................................................................................................................59 Características de los mouse .......................................................................................59 Tipos de mouses ..........................................................................................................59 Elección de un mouse ..................................................................................................61 Conectores de los mouses ............................................................................................61 MONITORES .........................................................................................................................62 2.23.1 2.23.2 2.23.3 2.23.4 2.23.5 2.24 Introducción................................................................................................................57 Característica de los teclados ......................................................................................57 Elección de un teclado.................................................................................................58 Conectores de los teclados...........................................................................................58 MOUSE ................................................................................................................................59 2.22.1 2.22.2 2.22.3 2.22.4 2.22.5 2.23 Introducción................................................................................................................53 Tipos de periféricos .....................................................................................................53 Conectores seriales .....................................................................................................54 Conectores paralelos...................................................................................................54 Conectores USB..........................................................................................................55 Conectores PS/2..........................................................................................................56 Otros conectores .........................................................................................................56 Introducción................................................................................................................65 Tipos de impresoras ....................................................................................................65 Conectores de impresoras............................................................................................66 Impresoras a matriz de puntos .....................................................................................66 Impresoras a chorro de tinta........................................................................................67 Impresoras láser..........................................................................................................68 Acondicionado ............................................................................................................69 DISPOSITIVOS PORTÁTILES ....................................................................................................71 2.25.1 2.25.2 2.25.3 2.25.4 2.25.5 2.25.6 2.25.7 Computadoras Notebooks............................................................................................71 Hardware portátil .......................................................................................................72 Tarjetas PCMCIA........................................................................................................73 Pantallas de computadoras portátiles ..........................................................................74 Docking station ...........................................................................................................74 Dispositivos infrarrojos ...............................................................................................75 Dispositivos wireless ...................................................................................................76
3 Módulo 2: Hardware de computadoras Introducción Hardware y Software El hardware de una computadora es la parte física en el cual existe el software y abarca la CPU, Placa Madre, Memorias, Gabinetes, Unidades de Disco, etc. El software son los programas y datos almacenados en la computadora, los cuales no permiten interactuar con todas esas partes electrónicas de forma más sencilla. Breve reseña histórica La existencia de las computadoras digitales es relativamente breve, contabilizándose aproximadamente 40 años desde su aparición. Sin embargo, la historia del origen de la computadora se remonta a muchos años antes. La computación automática se inició con Charles Babbage en Inglaterra. En 1812 concibió la idea de construir un dispositivo mecánico para fines de cálculos matemáticos. Esta máquina nunca se llegó a terminar, pero en 1832, el mismo Babbage empezó a desarrollar una máquina analítica, un proyecto mucho más ambicioso que el anterior. Babbage imaginó una computadora totalmente automática con las características distintivas de memoria, unidad aritmética, unidad de control y dispositivos de entrada / salida. Estas máquinas nunca llegaron a implementarse, principalmente por las limitaciones de la tecnología contemporánea: ruedas, engranajes, palancas. Simultáneamente, un francés de apellido Jacquard había inventado el control automático de las bobinas de seda en la industria textil por medio de tarjetas perforadas. Babbage vio la aplicación inmediata de las tarjetas de Jacquard para la alimentación de información a su computadora (los datos de entrada). Sin embargo, Babbage murió en 1871 sin completar su proyecto. En el año 1886, Herman Hollerith propuso automatizar el procedimiento para realizar el censo en Estados Unidos. Basándose en la idea de las tarjetas perforadas de Babbage y Jacquard, desarrolló el código Hollerith para la representación única de caracteres alfanuméricos en tarjetas perforadas y un conjunto de dispositivos: perforadoras de tarjetas, verificadoras, lectoras de tarjetas, reproductoras, etc. Había llegado la era del procesamiento de registros de datos. Se utilizaban conjuntamente varios dispositivos, cada uno capaz de ejecutar un proceso automático, para completar una tarea compleja. Durante la primera mitad del siglo XX se utilizaron ampliamente las instalaciones de tarjetas perforadas. Durante la segunda guerra mundial, una computadora, la Harvard Marki, fue desarrollada por Aiken para la producción de tablas con los datos necesarios para determinar la elevación necesaria de un cañón para dar en el blanco. En esta computadora comenzaron a utilizarse contactos y relevadores electromecánicos. Los primeros dispositivos electrónicos se utilizaron el la ENLAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator – Integrador y calculador numérico electrónico) en 1946, utilizando miles de bulbos, pero todavía se requerían tableros alambrados de programas. Las velocidades de cálculo eran del orden de cientos de multiplicaciones por segundo. Sin embargo, todas estas computadoras seguían sin mantener un programa almacenado para los cálculos. Este adelanto lo introdujo Von Neuman en 1952. Junto a su equipo desarrolló la primera computadora moderna con un programa electrónico almacenado: la computadora IAS en el US Institute of Advanced Study en Princeton, Jersey. La EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer – Computadora automática electrónica de variables discretas) fue desarrollada en la Universidad de Pennsylvania, y Wilkes y sus colaboradores diseñaron la
4 EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator – Calculador automático electrónico de Memoria Retardada) en la Universidad de Cambridge, Inglaterra, a principios de 1950. El CSIR desarrolló en Australia una computadora que se conoce como CSIRAC (Council for Scientific and Industrial Research Automatic Computer – Consejo para la investigación científica e industrial en computadoras automáticas) en esa misma época. Los adelantos subsecuentes han sido en general consolidación y extensión de los cálculos con programas almacenados. Los adelantos tecnológicos y de la electrónica han posibilitado grandes desarrollos. Las computadoras de bulbos de la denominada primera generación (1950) dieron paso a las computadoras de estado sólido de la segunda generación (1960), siendo reemplazadas por las computadoras con circuitos integrados de la tercera generación. Tres generaciones de computadoras electrónicas en aproximadamente 20 años indican la velocidad del progreso. El progreso de una generación a otra ha dado como resultado un aumento en la velocidad de un factor de 1000 en cada etapa, así como la disminución del tamaño físico de las unidades. Generaciones de computadoras Primera Generación de computadoras La primer generación de computadoras se desarrolló entre los años 1951 y 1958. Las computadoras de la primera Generación emplearon bulbos para procesar información. Los operadores ingresaban los datos y programas en código especial por medio de tarjetas perforadas. El almacenamiento interno se lograba con un tambor que giraba rápidamente, sobre el cual un dispositivo de lectura/escritura colocaba marcas magnéticas. Esas computadoras de bulbos eran mucho más grandes y generaban más calor que los modelos contemporáneos. Eckert y Mauchly contribuyeron al desarrollo de computadoras de la primera Generación formando una compañía privada y construyendo la UNIVAC I, que el Comité del censó utilizó para evaluar el correspondiente a 1950. IBM tenía el monopolio de los equipos de procesamiento de datos a base de tarjetas perforadas y estaba teniendo un gran auge en productos como rebanadores de carne, básculas para comestibles, relojes y otros artículos; sin embargo no había logrado el contrato para el Censo de 1950. Comenzó entonces a construir computadoras electrónicas y su primera entrada fue con la IBM 701 en 1953. Después de un lento pero excitante comienzo la IBM 701 se convirtió en un producto comercialmente viable. Sin embargo en 1954 fue introducido el modelo IBM 650, el cual es la razón por la que IBM disfruta hoy de una gran parte del mercado de las computadoras. La administración de IBM asumió un gran riesgo y estimó una venta de 50 computadoras. Este número era mayor que la cantidad de computadoras instaladas en esa época en Estados Unidos. De hecho IBM instaló 1000 computadoras. Aunque caras y de uso limitado las computadoras fueron aceptadas rápidamente por las compañías privadas y del Gobierno. A la mitad de los años 50 IBM y Remington Rand se consolidaban como líderes en la fabricación de computadoras. Segunda Generación de computadoras Esta etapa se desarrolló entre 1959 y1964. El invento del transistor hizo posible una nueva generación de computadoras, más rápidas, más pequeñas y con menores necesidades de ventilación. Sin embargo el costo seguía siendo una porción significativa del presupuesto de una compañía. Las computadoras de la segunda generación también utilizaban redes de núcleos magnéticos en lugar de tambores giratorios para el almacenamiento primario. Estos núcleos contenían pequeños anillos de material magnético, enlazados entre sí, en los cuales podían almacenarse datos e instrucciones. Los programas de computadoras también mejoraron. El COBOL desarrollado durante la Primera Generación estaba ya disponible
5 comercialmente. Los programas escritos para una computadora podían transferirse a otra con un mínimo esfuerzo. El escribir un programa ya no requería entender plenamente el hardware de la computación. Las computadoras de la Segunda Generación eran substancialmente más pequeñas y rápidas que las de bulbos, y se usaban para nuevas aplicaciones, como en los sistemas para reservación en líneas aéreas, control de tráfico aéreo y simulaciones para uso general. Las empresas comenzaron a aplicar las computadoras a tareas de almacenamiento de registros, como manejo de inventarios, nómina y contabilidad. La marina de Estados Unidos utilizó las computadoras de la Segunda Generación para crear el primer simulador de vuelo (Whirlwind I). HoneyWell se colocó como el primer competidor durante la segunda generación de computadoras. Burroughs, Univac, NCR, CDC, HoneyWell, los más grandes competidores de IBM durante la década del 60 se conocieron como el grupo BUNCH. Tercera Generación de computadoras La tercera generación se extendión entre 1964 y 1971. Las computadoras de la tercera generación emergieron con el desarrollo de los circuitos integrados (pastillas de silicio) en las cuales se colocan miles de componentes electrónicos, en una integración en miniatura. Las computadoras nuevamente se hicieron más pequeñas, más rápidas, desprendían menos calor y eran energéticamente más eficientes. Antes del advenimiento de los circuitos integrados, las computadoras estaban diseñadas para aplicaciones matemáticas o de negocios, pero no para las dos cosas. Los circuitos integrados permitieron a los fabricantes de computadoras incrementar la flexibilidad de los programas, y estandarizar sus modelos. La IBM 360 una de las primeras computadoras comerciales que usó circuitos integrados, podía realizar tanto análisis numéricos como administración o procesamiento de archivos. Los clientes podían escalar sus sistemas 360 a modelos IBM de mayor tamaño y podían todavía correr sus programas actuales. Las computadoras trabajaban a tal velocidad que proporcionaban la capacidad de correr más de un programa de manera simultánea (multiprogramación). Por ejemplo la computadora podía estar calculando la nomina y aceptando pedidos al mismo tiempo. Con la introducción del modelo 360 IBM acaparó el 70% del mercado. Para evitar competir directamente con IBM la empresa Digital Equipment Corporation (DEC) redirigió sus esfuerzos hacia computadoras pequeñas. Mucho menos costosas de comprar y de operar que las grandes computadoras, las minicomputadoras se desarrollaron durante la segunda generación pero alcanzaron su mayor auge entre 1960 y 70. La cuarta Generación de computadoras La cuarta generación de computadoras se inicia en 1971 y se extiende hasta nuestros días. Dos mejoras en la tecnología de las computadoras marcan el inicio de la cuarta generación: el reemplazo de las memorias con núcleos magnéticos, por las de chips de silicio y la colocación de muchos más componentes en un chip, producto de la microminiaturización de los circuitos electrónicos. El tamaño reducido del microprocesador de chips hizo posible la creación de las computadoras personales (PC). Hoy en día las tecnologías LSI (Integración a gran escala) y VLSI (integración a muy gran escala) permiten que cientos de miles de componentes electrónicos se almacenen en un chip. Usando VLSI, un fabricante puede hacer que una computadora pequeña rivalice con una computadora de la primera generación que ocupara un cuarto completo. La quinta Generación de computadoras 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.
6 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 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. Clasificación de computadoras 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:
· Búsqueda y estudio de la energía y armas nucleares.
· Búsqueda de yacimientos petrolíferos con grandes bases de datos sísmicos.
· El estudio y predicción de tornados.
· El estudio y predicción del clima de cualquier parte del mundo.
· 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 Las macrocomputadoras son también conocidas como mainframes. Los mainframes son grandes, rápidos y caros sistemas que son capaces de 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 de los periféricos, y su temperatura tiene que estar controlada. 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 esto 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.
7 Microcomputadoras o PC (Personal Computer) Las microcomputadoras o Computadoras Personales (PC) tuvieron su origen con la creación de los microprocesadores. Un microprocesador es "una computadora en un chip", o sea un circuito integrado independiente. Las PC 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 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", por ser de uso personal. En la actualidad existen variados tipos en el diseño de PC: computadoras personales, con el gabinete tipo minitorre, separado del monitor; computadoras personales portátiles "Laptop" o "Notebook"; computadoras personales más comunes, con el gabinete horizontal (denominado baby), 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 Crystal Display). Las estaciones de trabajo o workstations se encuentran entre las minicomputadoras y las macrocomputadoras (por el poder de 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, etc. La palabra "workstation" o "estación de trabajo" se utiliza para referirse a cualquier computadora que está conectada a una red de área local. Funcionamiento de las computadoras Informática Un sistema informático consiste en componentes de hardware y software. El hardware es el equipamiento físico, como por ejemplo el gabinete, las disqueteras, los teclados, los monitores, los cables, los parlantes y las impresoras. El término software describe a los programas que se utilizan para operar el sistema informático. El software de computadoras, también denominado programas, instruye a la computadora acerca de cómo operar. Estas operaciones pueden incluir la identificación, el acceso y el procesamiento de la información. Esencialmente, un programa es una secuencia de instrucciones que describen cómo se procesarán los datos. Los programas varían dependiendo del tipo de información a la cual se accederá o que se generará. Por ejemplo, las instrucciones para el balance de una chequera son muy diferentes a las instrucciones para simular un mundo de realidad virtual en la Internet. Procesos básicos: entrada, procesamiento y salida El sistema operativo (OS) es el software que controla la funcionalidad y proporciona rutinas de bajo nivel para los programas de aplicación. La mayoría de los sistemas operativos proporcionan funciones necesarias para leer y escribir datos en los archivos. Un sistema operativo traduce solicitudes de operación sobre los archivos en operaciones que pueda llevar a cabo el controlador del disco. El sistema operativo ayuda a la computadora a llevar a cabo cuatro operaciones básicas:
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La operación de entrada
La operación de procesamiento
La operación de salida
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La operación de almacenamiento La forma más común de introducir datos en una computadora es mediante un teclado y un mouse. Otra forma de introducir datos es mediante una pantalla de contacto. En computadoras con pantalla total, las pantallas de contacto poseen botones en la pantalla a las cuales puede accederse mediante un dedo o un lápiz de contacto. Estas aplicaciones cuentan con un diseño personalizado y por lo general son fáciles de utilizar. Por lo tanto, pueden ser utilizadas por cualquiera. Las pantallas de contacto también se utilizan en las PDAs y en las computadoras Tablet. Puesto que sus pantallas son más pequeñas, es necesario un lápiz de contacto para una interacción precisa con los objetos de la pantalla. Los dispositivos de entrada permiten al usuario abrir una página Web, enviar un archivo por e­mail o acceder a un archivo desde un servidor de red. Una vez introducidos los datos, la computadora puede procesarlos. Mientras un archivo está abierto y el texto se está reformateando, la computadora se encuentra procesando datos. El procesamiento de datos genera usualmente un resultado. Ejemplos de resultados incluyen un archivo de procesador de texto o planilla de cálculo. La forma más común de generar resultados de datos es enviar los datos al monitor de la computadora, o a una impresora. La mayoría de las computadoras poseen una conexión a la Internet. Otras formas de generar resultados de datos incluyen enviar los datos a la Internet utilizando el correo electrónico o a través de una página web. El almacenamiento de datos es probablemente la más importante de las cuatro funciones básicas de una computadora. Los diskettes y unidades de disco duro son ejemplos de dispositivos de almacenamiento. La forma más común de almacenar un archivo es guardarlo en una unidad de disco duro. Las unidades de disco duro pueden compararse a grandes gabinetes de archivos. Un sistema operativo encontrará un lugar en el disco duro, guardará el archivo, y recordará su ubicación Bus Los componentes básicos de la computadora están interconectados por medio de rutas de comunicación, denominadas buses. El bus del sistema es un conjunto paralelo de conductores que transportan datos y controlan las señales que van de un componente a otro. Recuerde que todos los conductores en las computadoras modernas son realmente trazos metálicos en la placa de circuitos. Existen tres tipos de bus del sistema más importantes que pueden identificarse basándose en el tipo de información que transportan. Éstos incluyen el bus de direcciones, el bus de datos y el bus de control. El proceso de booteo La secuencia de inicio de la PC define un conjunto de acciones y su secuencia. La secuencia de inicio tiene lugar durante un arranque en frío, cuando se enciende el interruptor de energía de la PC. La secuencia de inicio también tiene lugar durante un arranque en caliente, cuando la PC se reinicia o "resetea". Paso 1 Dispositivo Fuente de alimentación 2 BIOS ROM Descripción La fuente de alimentación se inicializa. Luego el chipset espera la señal de Energia Bien de la fuente. El procesador busca el programa de inicio de la BIOS al final de la memoria del sistema, donde un puntero le dice donde tomar el programa de
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3 POST 4 Video 5 Otro BIOS 6 7 Pantalla de inicio Memoria 8 Hardware 9 10 Plug and Play Pantalla de configuración 11 Unidad de inicio 12 Registro de inicio 13 Sistema Operativo 14 Error arranque de la BIOS. El BIOS ejecuta el POST. Si se encuentra algún error fatal, el proceso de inicio se detiene. El BIOS busca el programa del BIOS de la placa de video y lo ejecuta para inicializar la placa de video. El BIOS busca el programa BIOS de algún otro dispositivo, como el disco rígido y lo ejecuta. El BIOS presenta la pantalla de inicio. El BIOS prueba otros componentes y realiza una prueba de conteo de memoria. El BIOS prueba el sistema para probar el hardware. La sincronización de los discos y de la memoria es configurada en este momento. El BIOS configura los dispositivos plug and play. El BIOS muestra un resumen de la configuración del sistema. El BIOS busca iniciar una unidad desde donde iniciar basado en la secuencia de inicio. El BIOS busca en el primer dispositivo de inicio en la Secuencia de Inicio Maestro (MBR) en el disco rígido, o el sector de inicio del disquete. El BIOS comienza a iniciar el sistema operativo, donde el código de información de inicio sustituye al código de del BIOS. Si el BIOS no encuentra un dispositivo desde donde iniciar la secuencia de inicio, mostrará un mensaje de error y detendrá el sistema. Componentes de una computadora Introducción La computadora se puede decir que está compuesta por muchas partes, cada una de las cuales tiene una función especifica. Estas diferentes partes y la utilización de interfaces para la comunicación entre ellas es lo que permite una más rápida evolución de la tecnología de las computadoras gracias al diseño modular. Partes Las partes más importantes de las computadoras son el Gabinete, la fuente de alimentación, la Placa Madre, el Procesador, la memoria, la placa de video y los distintos slots de expansión. En las siguientes secciones entraremos en el detalle de cada una de estas partes. Gabinete Formatos El gabinete de la computadora y la fuente de alimentación son dos partes importantes que determinan el desempeño de un sistema. El tipo de gabinete y de fuente de alimentación determinarán usualmente el tipo de placa madre utilizada. La fuente de alimentación viene incluida generalmente en el gabinete de la computadora. Qué tipo de gabinete utilizar es la primera decisión al construir una computadora. El gabinete está hecho de un marco metálico y una cubierta. La cubierta está construida generalmente en metal o plástico duro. El gabinete es la unidad de alojamiento para los componentes internos y
10 los protege contra el polvo y el daño. El gabinete usualmente incluye la fuente de alimentación necesaria para dar energía a la computadora y los componentes instalados. Los gabinetes de computadora vienen en modelos de escritorio o tower.
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El modelo de escritorio se ubica en un escritorio horizontalmente. El monitor puede colocarse encima. Esta opción sirve para ahorrar espacio.
El modelo tower se coloca verticalmente, lo cual permite colocarlo fácilmente en el piso. Están disponibles los gabinetes mini­tower, mid­tower y full tower. La elección de un gabinete de escritorio o tower es una cuestión de preferencia personal. No obstante, es importante considerar el espacio de trabajo antes de elegir un gabinete. Los componentes de hardware se instalan en las bahías del gabinete. Las bahías son marcadores de posición para las unidades. Los dispositivos pueden intercambiarse fácilmente de una a otra bahía de ser necesario. Las bahías para las unidades son de 5,25 pulgadas o de 3,5 pulgadas de ancho. Algunas bahías para unidades normalmente quedan vacías en las computadoras nuevas. Esto permite actualizar la máquina con una unidad ZIP, backup a cinta o una grabadora de CD­ROM. Fuente de alimentación Introducción y funcionamiento de las fuentes de alimentación La fuente de alimentación (Power supply en inglés) es como su nombre indica, la encargada de suministrar energía eléctrica a los distintos elementos que componen nuestro sistema informático. La electricidad que llega hasta nuestros hogares u oficinas es del tipo conocido como "corriente alterna" y nos es suministrada habitualmente con una tensión (o voltaje) que suele ser de alrededor de 115 o 230 voltios. Este tipo de corriente no es en absoluto adecuada para alimentar equipos electrónicos, y más concretamente dispositivos informáticos, en dónde es necesario trabajar con "corriente continua" y voltajes mucho más bajos. Por tanto, este dispositivo es el que se encarga de "reducir" el voltaje (mediante un transformador) y posteriormente convertir la corriente alterna en continua (con un puente de diodos) para finalmente filtrarla (mediante condensadores electrolíticos). Evidentemente el esquema es mucho más complejo que el comentado, ya que en su interior se encuentran muchos otros componentes, pero ello ya sería entrar en el mundo de la electrónica. Tipos de fuente de alimentación Existen varios tipos diferentes de fuentes de alimentación. Las fuentes de alimentación varían en tamaño y diseño. Los tipos más comunes se conocen como factores de forma de fuente de alimentación AT y ATX. Las fuentes tipo AT ya no se utilizan en los sistemas nuevos. Generalmente se las encuentra en computadoras construidas antes de mediados de los '90. ATX es la fuente de alimentación más común. Probablemente la forma más fácil de distinguir la AT de la ATX es la naturaleza de los conectores. Las fuentes de alimentación de PC comunes son fuentes de alimentación conmutadas, en lugar de ser fuentes de alimentación lineales. Características de las fuentes de alimentación Uno de los aspectos mensurables de una fuente de alimentación es su potencia. Esta viene expresada en vatios e indica la capacidad para alimentar más dispositivos o de mayor
11 consumo. Suele ser habitual encontrar modelos entre 150 y 350 w (vatios), aunque también existen otros. Otra característica es la tensión soportada, así como la frecuencia de la misma. Existen modelos que sólo funcionan con un tipo determinado, y otros, normalmente soportan dos tensiones que permiten ser utilizados prácticamente en cualquier zona del mundo. De éstos, la mayoría incluyen un pequeño conmutador para pasar de una a otra o incluso algunos más sofisticados realizan esta misma tarea automáticamente. Esto es un aspecto importante en la compra de un modelo cuyo origen es una zona geográfica distinta a donde va a ser utilizada. Si se conecta un equipo a una tensión más alta de la permitida puede ocasionar graves daños en él. Otros aspectos a tener en cuenta son la protección contra cortocircuitos y subidas de tensión. Esto puede ser suplantado con mayor efectividad con la utilización de un buen estabilizador de tensión Refrigeración Uno de los aspectos más importantes de las fuentes de alimentación es su capacidad para evacuar el calor generado por los distintos componentes electrónicos que se encuentran dentro de la caja. A pesar de que en las cajas "ATX" está prevista la incorporación de ventiladores que se encarguen de esta función, no suele ser lo habitual, dejando normalmente todo el trabajo a nuestra sufrida fuente de alimentación. En las de tipo "AT" el esquema seguido normalmente siempre es el mismo. Un ventilador colocado en la parte más externa de la misma evacua el calor que genera dicha fuente y de paso, mediante unas aberturas que le comunican con el interior de la caja la propia corriente de aire generada aspira el aire caliente que en ella se encuentra. En las que son de tipo ATX, el esquema utilizado varía bastante, pudiendo encontrar modelos que siguen el mismo método que el comentado para las AT o alguna variación que incorpora unas ranuras situadas justo encima del procesador. Otro esquema utilizado es el que el ventilador se coloca justo encima del procesador, ya que éste es uno de los focos de calor más importantes. Esta disposición además tiene otra ventaja que es la de poder colocar un ventilador más grande (ver foto, pero pensar que está colocada justo al revés para que se vea el ventilador). Sin embargo son muchos los fabricantes que utilizan esta disposición para "soplar" aire al procesador en vez de expulsarlo, lo que no siempre permite una buena refrigeración de nuestro sistema debido a que el aire caliente no es expulsado al exterior, sino que por el contrario estamos introduciendo en él aire ya caliente provinente de la fuente de alimentación.
12 Además, el propio procesador ya incorpora su radiador y ventilador, por lo que lo único que logramos es remover el aire caliente que se encuentra en el interior de nuestra caja y que éste sea cada vez más caliente. En el caso de que nuestro sistema adolezca de ese problema, podemos desmontar la misma e intentar darle la vuelta. Yo lo he hecho con algunos sin ningún problema. Placa madre Introducción La placa madre, o también denominada placa base o por sus términos en inglés motherboard o mainboard, es el componente principal de toda computadora. A la placa madre se conectan todos los demás componentes y dispositivos. Físicamente se trata de una base de material sintético y rígido, sobre el cual existe un circuito electrónico que conecta diversos elementos que se encuentran anclados sobre ella, como por ejemplo el zócalo, en cual se introduce el microprocesador, o las ranuras de expansión donde se conectan las tarjetas, o los slots donde se agregan los módulos de memoria. Una de las caras de la placa madre soporta los zócalos o sockets para albergar las interfaces de los periféricos internos y externos así como todos los componentes electrónicos. La cara opuesta del motherboard está limpia de todo elemento y sólo se ven las soldaduras de conexión de algunos componentes y parte del circuito impreso. Tipos Existen tres tipos de placas madres principales, las principales diferencias entre un tipo y otro son la disposición de los componentes en diseño de la placa:
· AT: Este tipo de placas define un tamaño estándar que mide aproximadamente 22 centímetros por 33 centímetros. Presenta un conjunto de posiciones determinadas para el conector del teclado, slots de expansión y varias perforaciones diseñadas para la colocación alineada de la placa madre en el gabinete. También presenta un conector eléctrico dividido en dos piezas. Su principal desventaja era la mala circulación del aire, y por consiguiente mala refrigeración de los componentes, cuando se agregaban dispositivos.
· ATX: Las placas madre tipo ATX mejoran el sistema de ventilación haciéndolas mucho más eficientes y además presentan una mejor disposición de los conectores resultando en una organización de los cables. El zócalo reservado para el microprocesador se sitúa cerca del ventilador de la fuente de alimentación y los conectores de los discos cerca de los extremos de la placa. Además, este tipo de placas presentan una cantidad ampliada de conectores y el conector de alimentación eléctrica es de una sola pieza.
· LPX: Estas placas madre tienen la característica especial de que los slots para las tarjetas de expansión no se encuentran sobre la placa, sino que poseen un conector especial sobre el que se conecta una placa especial denominada riser card, conectando las tarjetas de expansión sobre ésta placa. De esta forma, una vez montadas las tarjetas, éstas quedan paralelas a la placa madre, en lugar de posicionarse en forma perpendicular como en los casos anteriores. Las placas madre AT fueron muy populares hasta hace algunos años cuando surgieron las placas ATX y se convirtieron en únicas dominadoras del mercado de las motherboard. Elementos La placa madre debe su nombre a que en ella se integran todos los componentes de una computadora. Sirve para tipos específicos de procesador y memoria.
13 Sobre la placa base se instalan todos los componentes necesarios para que la computadora funcione, tales como procesador, memoria, conectores IDE, placas PCI, placas AGP, BIOS y otros componentes. A continuación describiremos brevemente los más importantes en las computadores modernas: Ranuras de Memoria: Las ranuras de memoria son los conectores donde se instala la memoria principal de la computadora, la RAM (Random Access Memory). En un principio, los chips de RAM se colocaban uno a uno sobre la placa, de igual forma en que se hace en las tarjetas de vídeo, lo cual no era una buena técnica debido al número de chips que podía llegar a ser necesario y a la delicadeza de los mismos. Luego se pasó a los módulos SIMM (Single In­Line Memory Module), hasta los actuales DIMM (Double In­Line Memory Module) y DDR DIMM (Double Data Rate DIMM). Este cambio de SIMM a DIMM se produjo porque los SIMM de 72 contactos transmiten datos 32 bits a la vez mientras que los DIMM de 168 contactos transmiten datos 64 bits a la vez. Cuando los sistemas progresaron a un ancho de bus de 64 bits, resultó más razonable utilizar los DIMM que los SIMM como el factor de forma de memoria estándar. La tecnología SDRAM en sí no tiene nada que ver con la transición de SIMM a DIMM; es solamente que la transición de EDO a la tecnología SDRAM y la transición de SIMM a DIMM sucedió casi al mismo tiempo. Chipset de control: 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 puertos PCI, AGP, USB, etc. BIOS: La BIOS es el programa que se encarga de dar soporte para manejar ciertos dispositivos denominados de entrada­salida (Input­Output). Físicamente se localiza en un chip que suele tener forma rectangular. Además, la BIOS conserva ciertos parámetros como el tipo de disco duro, la fecha y hora del sistema, etc., los cuales guarda en una memoria del tipo CMOS, de muy bajo consumo y que es mantenida con una pila cuando el ordenador está desconectado. Slots para placas de expansión:
14 Los slots son unas ranuras de plástico con conectores eléctricos donde se introducen las tarjetas de expansión (tarjeta de vídeo, de sonido, de red, módem, etc.). Según la tecnología en que se basen presentan un aspecto externo diferente, con diferente tamaño y a veces incluso en distinto color. Actualmente los más populares son PCI, AGP y PCI­x. Ranuras PCI: El estándar actual. Su capacidad de transferencia llega hasta 132 MB/s a 33 MHz, lo que es suficiente para casi todo, excepto quizá para algunas tarjetas de vídeo 3D. Miden unos 8,5 cm. y generalmente son blancas. Ranuras AGP: En realidad es una sola ranura, ya que se dedica exclusivamente a conectar placas de video, por lo que sólo suele haber una. Además, su propia estructura impide que se utilice para todos los propósitos, por lo que se utiliza como una ayuda para el PCI. Según el modo de funcionamiento puede ofrecer 264 MB/s o incluso 528 MB/s. Mide unos 8 cm. y se encuentra bastante separada del borde de la placa. Ranuras PCI­Express: Es un nuevo desarrollo del bus PCI que usa los conceptos de programación y los estándares de comunicación existentes, pero se basa en un sistema de comunicación serie mucho más rápido. PCI­Express está pensado para ser usado sólo como bus local. Debido a que se basa en el bus PCI, las tarjetas actuales pueden ser reconvertidas a PCI­Express cambiando solamente la capa física. La velocidad superior del PCI­Express permitirá reemplazar casi todos los demás buses, AGP y PCI incluidos, ya que es capaz de ofrecer transferencias con un altísimo ancho de banda, desde 200MB/seg para la implementación 1X, hasta 4GB/seg para el PCI Express 16X que se emplea con las tarjetas gráficas Conectores externos Se trata de los conectores para periféricos externos: teclado, ratón, impresora, monitor, etc. En las placas madre AT lo único que está en contacto con la placa son unos cables que la unen con los conectores en sí, que se sitúan en la carcasa, excepto el de teclado que sí está adherido a la propia placa. En las placas madre ATX los conectores están todos agrupados entorno al del teclado y soldados a la placa base. Elección de una placa madre La cantidad de aspectos en la selección de una placa madre son muchos, pero al elegir una deben tenerse en cuenta los siguientes:
· Compatibilidad con el procesador. Las placas madre están diseñadas para soportar ciertos procesadores, de marcas, modelos y características determinadas.
· Velocidad de memoria. Si se desea utilizar memoria más rápida, es necesario asegurarse que la placa la soporte.
· Integrada o no integrada. En la actualidad se consiguen muchas placas integradas, es decir que el chipset incluye además los componentes de audio, video, fax, MODEM y red. Esto permite una mayor compatibilidad, precios bajos y facilidad de manejo, todo ello muy beneficioso, y puede ser suficiente si se usa la computadora para trabajos sencillos, y no sea importante la manipulación intensiva de gráficos o de juegos complejos. La parte negativa de la utilización de estas placas es que el video integrado en la placa madre nunca es tan bueno como el video que se logra con una tarjeta de expansión independiente. Lo mismo ocurre con el audio y el módem. Además, los componentes integrados consumen más recursos del procesador.
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Cantidad de slots de expansión, puertos USB, puertos seriales, puertos paralelos, etcétera Socket y Slot Existen dos formatos que describen la forma en que los procesadores se enchufan en la placa madre para que hagan contacto con la circuitería o bus de datos de la placa base. Éstos son los tipos socket y los tipos slot. Además de estos dos grupos de formas de conexión, los fabricantes tienen distintos tipos de socket o slot para sus procesadores. Socket Consiste en un rectángulo o cuadrado de plástico típicamente negro o blanco, donde se inserta el microprocesador. El socket presenta un conjunto de perforaciones donde se introducen los pines del microprocesador haciendo el contacto entre el procesador y la placa madre. Slot En el sistema de spot el microprocesador se introduce en la placa de la misma manera en que insertamos las diferentes tarjetas en las ranuras de expansión. Fueron desarrollos propietarios de Intel y AMD que ya no se utilizan y a diferencia de la enorme lista de socket sólo se conocieron dos Slot 1 y Slot A.
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Jumpers La configuración de la placa madre puede tener una gran variedad de opciones. La configuración típica se realizaba mediante jumpers o mediante interruptores DIP. Un jumper es un pequeño conductor de cobre cubierto de plástico utilizado para unir dos pines y completar un circuito. Los jumpers cierran los circuitos de ciertos pines que se encuentran en la placa madre. Los pines son pequeñas puntas metálica en la que termina un circuito. Los pines son utilizados para conectar circuitos con el conector de un cable y para introducir jumpers. Un conjunto de pines generalmente forma un conector. Para conocer qué hace cada conjunto de pines y cómo cerrar los circuitos para las distintas configuraciones, hay que remitirse a la documentación de la placa madre. Componentes integrados Como nombramos anteriormente en el apartado sobre elección de una placa madre, hoy en día existen una buena cantidad de placas con muchos de sus componentes integrados lo que conlleva algunas ventajas y desventajas (componentes de audio, video, fax, MODEM y red). Conectores externos: Teclado, PS/2, Serial, Paralelo, Video, USB Teclado El teclado se conecta a una clavija DIN ancha, propio de las placas AT y presente en algunas placas ATX. Clavija DIN ancha Puerto paralelo (LPT1) En los pocos casos en los que existe más de uno, el segundo sería LPT2. Es un conector hembra de unos 3,8 cm., con 25 pines agrupados en 2 hileras. Puertos serie (COM o RS232) Suelen ser dos, uno estrecho de unos 1,7 cm., con 9 pines (habitualmente "COM1"), y otro ancho de unos 3,8 cm., con 25 pines (generalmente "COM2"), como el paralelo pero macho,
17 con los pines hacia fuera. Internamente son iguales, sólo cambia el conector exterior; en las placas ATX suelen ser ambos de 9 pines. Puerto serie de 9 pines Puerto serie de 25 pines Puertos PS/2 Son conectores mini­DIN que se utilizan para conectar el teclado y el mouse. El nombre proviene de su uso en los ordenadores PS/2 de IBM. Puerto de juegos También conocido como puerto para joystick o teclado midi. De tamaño algo mayor que el puerto serie de 9 pines, de unos 2,5 cm., con 15 pines agrupados en 2 hileras. Puerto VGA Incluyendo las modernas SVGA, XGA... pero no las CGA o EGA. Aunque lo normal es que no esté integrada en la placa base sino en una tarjeta de expansión, se describe en este apartado para evitar confusiones: de unos 1,7 cm., con 15 pines agrupados en 3 hileras. USB Está presente en las placas más modernas (ni siquiera en todas las ATX); de forma estrecha y rectangular, inconfundible y de rápido crecimiento en su utilidad.
18 Actualmente los teclados y mouse tienden hacia el mini­DIN o PS/2, y se supone que en unos años casi todo se conectará al puerto USB. BIOS La BIOS es el programa que se encarga de dar soporte para manejar ciertos dispositivos denominados de entrada­salida (Input­Output). Físicamente se localiza en un chip que suele tener forma rectangular. Además, la BIOS conserva ciertos parámetros como el tipo de disco duro, la fecha y hora del sistema, etc., los cuales guarda en una memoria del tipo CMOS, de muy bajo consumo y que es mantenida con una pila cuando el ordenador está desconectado. Las BIOS pueden actualizarse bien mediante la extracción y sustitución del chip (método muy delicado) o bien mediante software, aunque sólo en el caso de las llamadas Flash­BIOS. Recursos del sistema: IRQ, DMA, Direcciones de E/S Los recursos del sistema de una computadora se refieren a los mecanismos utilizados para comunicar y controlar los periféricos conectados a la computadora. Los recursos del sistema son compartidos entre los distintos componentes de hardware o dispositivos que necesitan comunicarse con la unidad central de proceso (CPU). La CPU no sólo controla las funciones de la computadora, sino que también administra las solicitudes de los periféricos de entrada y salida. La computadora aparentemente recibe múltiples solicitudes en forma simultánea, pero en realidad la CPU sólo es capaz de aceptar una consulta a la vez. Los recursos del sistema previenen que dos o más dispositivos traten de comunicarse en forma simultánea con el procesador y permiten a la CPU identificar qué dispositivo de hardware está solicitando atención. IRQ Las solicitudes de interrupción o IRQ (Interrupt Requests) se utilizan para que los dispositivos soliciten atención del procesador central. Esto es necesario realizar por los dispositivos, porque tienen información disponible para ser transferida. Como regla general, los IRQ no pueden ser compartidos, ya que el procesador identifica de qué dispositivo se trata en función de la línea de interrupción. La solicitud de interrupción provoca una interrupción en los procesos que está realizando la CPU para atender al dispositivo que generó la interrupción. DMA Los canales de acceso directo a memoria o DMA (Direct Memory Access) permiten a los dispositivos escribir datos directamente en la memoria de la computadora sin intervención del procesador.
19 Los dispositivos que poseen un acceso directo a memoria tienen la ventaja de ganar velocidad en la transferencia de datos. Los canales DMA son utilizados por dispositivos que necesitan transferir grandes cantidades de datos a gran velocidad, como por ejemplo placas de sonido, placas SCSI, discos rígidos entre otros. Los dispositivos que desean realizar una transferencia DMA tienen un nivel de prioridad. Si el dispositivo tiene un DMA bajo, tiene mayor prioridad que un dispositivo que tiene un DMA mayor. Direcciones de entrada/salida Una dirección de entrada/salida o In/Out addresses es una dirección de memoria donde los dispositivos almacenan los datos temporalmente mientras éstos se mueven desde y hacia los dispositivos. Dos dispositivos no pueden tener la misma dirección de entrada/salida. Para comprender el funcionamiento de las direcciones de entrada/salida se puede realizar una analogía con el sistema postal. Cuando se recibe una carta, ésta es depositada temporalmente en una casilla hasta que el destinatario la retira. Similarmente, si el teclado tiene datos para el sistema, los coloca en una dirección de memoria determinada. Cuando la CPU desea leer los datos del teclado, busca éstos en dicha dirección de memoria. Procesador Introducción 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 (los actuales microprocesadores superan los 20 millones de 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, en el interior de una especie de cartucho que se conecta a la placa madre (aunque el chip en sí está soldado en el interior de dicho cartucho), a través de una ranura en apariencia similar a una ranura de expansión. En ocasiones el micro recibe la denominación de "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 unidad de procesamiento central (CPU) es donde se manipulan los datos. La velocidad de un micro se mide en megahertzios (MHz) o gigahertzios (1 GHz equivale a 1.000 MHz), aunque esto es sólo una medida relativa de la velocidad del micro. Por ejemplo, un micro simple y anticuado de 500 MHz puede ser mucho más lento que uno más complejo y moderno (con más transistores, mejor organizado, etc.) que vaya a "sólo" 400 MHz Partes Todas las CPU tienen por lo menos dos partes básicas, la unidad de control y la unidad aritmético­lógica (ALU). La función de estas unidades ya se explicó en el modulo anterior. Además, 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 recurrir a la memoria RAM, reduciendo el tiempo de espera. Todos los micros "compatibles PC" desde el 486 poseen al menos la llamada caché
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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.
el resto del micro: el cual tiene varias partes (unidad de enteros, registros, etc.). Caché interna En el indicador correspondiente a los componentes de la placa madre se describió un tipo de memoria caché. Ésta es la llamada "caché externa" o de segundo nivel (L2). Existe otra, cuyo principio básico es el mismo, pero que está incluida en el interior del micro; de ahí la denominación de caché interna, o de primer nivel (L1). Esta caché funciona como la externa, sólo que está más cerca del micro, es más rápida y más cara, además de complicar el diseño del micro, por lo que su tamaño se mide en pocas decenas de kilobytes. Se incorporó por primera vez en los micros 486, y por aquel entonces era de 8 Kb (aunque algunos 486 de Cyrix tenían sólo 1 Kb). Hoy en día se utilizan 32 ó 64 Kb, aunque con seguridad en un futuro cercano se superará esta cifra. Procesadores más populares A continuación se describen los procesadores más populares de los últimos años. 486, 486 SX, DX, DX2 y DX4 El nombre completo es 80486 DX, el cual consiste de:
· un corazón 386 actualizado, depurado y afinado
· un coprocesador matemático para coma flotante integrado
· 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). 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: un AMD DX4­120 (40 MHz por 3), que rinde casi como un Pentium 75, o incluso uno a 133 MHz (33 MHz por 4 y con 16 Kb de caché). Estos adelantos generaron un cuello de botella, ya que hacer pasar 100 ó 133 MHz por un ancho de bus de 33 era complicado, lo que hace que más que "x3" se aproxime en realidad a "x2,75" .Además, genera calor, por lo que debe usarse un disipador de cobre y un ventilador sobre el chip. Pentium " clásicos" La continuación de la serie de procesadores x86 de Intel continuó con el desarrollo de uno nuevo denominado Pentium.
21 Se fijaron las frecuencias de las placas base en 50, 60 ó 66 MHz, y sacaron, más o menos por este orden, chips a 75, 90, 100, 120, 133, 150, 166 y 200 MHz (que iban internamente a 50, 60 ó 66 x1,5, x2, x2,5, etc.). Estos chips, resultaron muy eficientes y matemáticamente insuperables, aunque con esos fallos en los primeros modelos. Además, eran superescalares, es decir, que admitían más de una orden a la vez (casi como si fueran 2 micros juntos). K5 de AMD Un "Pentium clónico", que no era tal, pues ni podía llamarlo Pentium (copyright) ni estaba copiado, sino que fue un desarrollo propio que le costó 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 aplicaciones CAD ni para ciertos juegos tipo Quake, que son las únicas aplicaciones que usan esta parte del micro. Su ventaja es la relación prestaciones/precio. 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. La realidad es que 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 real ventaja del chip, era su precio final. 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 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 que en vez de a un zócalo se conecta a una ranura llamada Slot 1. Los cambios son:
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Optimizado para MMX.
Nuevo encapsulado y conector a la placa (con el fin de eliminar a la competencia)
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 (semi­interna), pero a la mitad de la velocidad de éste (un retroceso desde el Pro, que iba a la misma velocidad, pero que abarata los costos de fabricación). La mayor desventaja de este micro es 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). El caso es que la jugada buscaba conseguir que las PCs fueran todas marca Intel. AMD K6 Un chip meritorio, mucho mejor que el K5. Incluía compatibilidad MMX, aparte de un diseño interno increíblemente innovador y una caché interna de 64 KB. Se conecta 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 Pentium II, 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), es muy bueno en aplicaciones de oficina. Celeron (Pentium II light) En resumen, un Pentium II sin la caché secundaria. Pensado para liquidar el mercado de placas base que no soportaban el tipo Pentium II (con socket 7, que se dice) y acabar definitivamente a AMD y otras empresas que usan estas placas. Muy poco recomendable, rendimiento mucho más bajo que el de Pentium II, casi idéntico al del Pentium MMX. AMD K6­2 (K6­3D)
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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 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 K6­III Un micro casi idéntico al K6­2, 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 K6­2 (en ocasiones, incluso más rápido que el Pentium III) en aplicaciones que utilicen mucho la caché, como las aplicaciones de oficina 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 de 300 MHz, por ejemplo), en los nuevos Celeron trabaja a la misma velocidad que el micro. 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 alta gama. Pentium III Este micro se diferencia de sus antecesores 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 revisión Coppermine de este micro utiliza mayoritariamente el Socket 370 FC­PGA. Muchos denominan 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). AMD Athlon (K7)
24 La gran apuesta de AMD: un micro con una arquitectura totalmente nueva, que le permite ser el más rápido en todo tipo de aplicaciones. Cuenta con 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, instrucciones 3DNow! para multimedia y uno de los mejores micros de todos los tiempos en cálculos matemáticos. 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 (Intel no cedió la licencia a AMD para utilizarlo) o "Socket A" (un zócalo cuadrado similar al Socket 370, pero con muchos más pines). Los modelos más modernos usaron el núcleo Thunderbird, con la caché secundaria integrada.
25 AMD Duron 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. Pentium 4 Este microprocesador representó 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, aunque sean pocas las aplicaciones optimizadas para este procesador en particular. 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 la velocidad del Athlon Thunderbird a más de 1,4 GHz por problemas de consumo eléctrico y de disipación de calor. Para intentar seguir estando a la cabeza en cuanto a rendimiento de los procesadores x86, AMD tuvo que diseñar un nuevo núcleo. Athlon 64 El procesador AMD Athlon 64 es el primer procesador de PC de 64 bits compatible con Windows. Opera bajo la tecnología AMD64, una tecnología revolucionaria que permite que el procesador ejecute aplicaciones de 32 bits a gran velocidad, mientras que el usuario efectúa la transición hacia la nueva generación de aplicaciones de software de 64 bits. Microsoft, Red Hat, SuSE y TurboLinux ya han anunciado sistemas operativos avanzados de 64 bits para la plataforma AMD64. Este procesador marcó un importante hito en la historia ya que por primera vez el conjunto de instrucciones x86 no ha sido ampliado por Intel. De hecho Intel ha copiado este conjunto de instrucciones para sus procesadores, como el Xeon Nocona. Intel llama a su implementación Extended Memory Technology ­Tecnología de Memoria Extendida­ (EM64T), y es completamente compatible con la arquitectura AMD64. Intel Core Duo Este es el último miembro de la familia Intel con un importante cambio respecto de sus predecesores, la inclusión de dos núcleos de ejecución dentro del mismo micro. 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. 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
26 ligeramente inferior debido a su caché con mayor latencia. También incluye soporte para la tecnología Bit NX. Memoria Introducción La memoria principal o RAM (Random Access Memory, Memoria de Acceso Aleatorio) es donde el ordenador guarda los datos que está utilizando en el momento presente. La diferencia entre la RAM y otros tipos de memoria de almacenamiento, como los disquetes o los discos duros, es que la RAM es mucho más rápida, y que se borra al apagar el ordenador, no como en los otros casos. Tamaño de la memoria RAM Es una regla que el tamaño de la memoria RAM cuanto más sea, mejor. Lógicamente, el costo de la memoria es considerable, por lo que hay que intentar lograr un equilibrio. La cantidad de RAM necesaria es función únicamente de para qué se use la computadora, lo que condiciona qué sistema operativo y programas usa (aunque en ocasiones este orden lógico se ve alterado). Tipos de memoria Los principales tipos de memoria RAM que se encuentran en el mercado son:
· DRAM: Dinamic­RAM, o RAM a secas, ya que es "la original", y por tanto la más lenta. Usada hasta la época del 386, su velocidad de refresco típica es de 80 ó 70 nanosegundos (ns), tiempo éste que tarda en vaciarse para poder dar entrada a la siguiente serie de datos. Por ello, es más rápida la de 70 ns que la de 80 ns. Físicamente, aparece en forma de DIMMs o de SIMMs, siendo estos últimos de 30 contactos.
· Fast Page (FPM): a veces llamada DRAM (o sólo "RAM"), puesto que evoluciona directamente de ella, y se usa desde hace tanto que pocas veces se las diferencia. Algo más rápida, tanto por su estructura (el modo de Página Rápida) como por ser de 70 ó 60 ns. Usada hasta con los primeros Pentium, físicamente aparece como SIMMs de 30 ó 72 contactos (los de 72 en los Pentium y algunos 486).
· EDO: o EDO­RAM, Extended Data Output­RAM. Evoluciona de la Fast Page; permite empezar a introducir nuevos datos mientras los anteriores están saliendo (haciendo su Output), lo que la hace algo más rápida (un 5%, más o menos). Muy común en los Pentium MMX y AMD K6, con refrescos de 70, 60 ó 50 ns. Se instala sobre todo en SIMMs de 72 contactos, aunque existe en forma de DIMMs de 168.
· SDRAM: Sincronic­RAM. Funciona de manera sincronizada con la velocidad de la placa (de 50 a 66 MHz), para lo que debe ser rapidísima, de unos 25 a 10 ns. Sólo se presenta en forma de DIMMs de 168 contactos; es usada en los Pentium II de menos de 350 MHz y en los Celeron.
· PC100: o SDRAM de 100 MHz. Memoria SDRAM capaz de funcionar a esos 100 MHz, que utilizan los AMD K6­2, Pentium II a 350 MHz y micros más modernos.
· PC133: o SDRAM de 133 MHz. La más moderna (y recomendable).
· DDR: Este tipo de memoria, empezó implantándose en las tarjetas gráficas, consiguiendo unos excelentes resultados. En la actualidad, este tipo de memoria tiene 168 contactos y sus velocidades son de 266 MHz, 333 MHz y 400 MHz. Esta tecnología fue creada por una comisión de fabricantes llamada "SLDRAM Consortium" y ha tenido una gran aceptación entre todos los fabricantes, ya que no tienen que pagar un plus por fabricar este tipo de memoria.
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DDR2: Las memorias DDR2 son una mejora de las memorias DDR (Double Data Rate), que permiten que los búferes de entrada/salida trabajen al doble de la frecuencia del núcleo, permitiendo que durante cada ciclo de reloj se realicen cuatro transferencias. Su punto en contra son las latencias en la memoria más largas (casi el doble) que en la DDR. Hay que tener en cuenta que las memorias DDR2 y DDR no son compatibles entre si. Elección del tipo y cantidad de memoria A la hora de elegir la memoria a utilizar lo primero que debemos tener en cuenta es que está decisión está directamente relacionada con la elección de placa madre y procesador que hayamos hecho. De los tipos de memorias descriptos anteriormente es normal que un procesador dado no soporte más de uno o dos de estos y además que la placa madre sólo soporte uno de estos. Algunas placas madre admiten más de un tipo de memoria, pero en general mezclar dos tipos o velocidades distintas de memoria es una garantía de incompatibilidades y problemas. Incluso dos módulos iguales de distinta marca no tienen por qué ser compatibles, especialmente cuando se trata de marcas de no demasiada calidad. La velocidad de la memoria se suele indicar sobre los chips de memoria, mediante un número o dos al final del serigrafiado que indica los nanosegundos (ns), como "­7" o "­07" (curiosamente, rara vez "­70") para 70 ns, o "­6" para 60 ns. Finalmente, algunos chips de memoria (especialmente del tipo SDRAM) llevan escrita no la velocidad de refresco (60 ns, 50 ns, etc.) sino la velocidad máxima en MHz que pueden alcanzar sin problemas (333 MHz o 400 MHz son los valores más comunes hoy en día). La imagen muestra una memoria DDR2 de 667MHz y 1GB de capacidad. Placas de expansión Introducción Las placas de expansión son dispositivos con diversos circuitos integrados y controladores para ampliar la capacidad de un ordenador. Las tarjetas de expansión más comunes 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. En la actualidad las tarjetas suelen ser de tipo PCI, PCI Express o AGP. Como ejemplo de tarjetas que ya no se utilizan tenemos la de tipo Bus ISA. Todos estos tipos de buses se describieron con anterioridad en este modulo.
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Tipos de placas de expansión Así podemos encontrar tarjetas de vídeo, tarjetas digitalizadoras, tarjetas controladoras de disco duro y disquetera, tarjetas de sonido, módems, tarjetas de escáner, tarjetas de red y muchas que se insertarán en la computadora según el uso que se le dará. Placas de video Introducción Una tarjeta gráfica, tarjeta de vídeo, tarjeta aceleradora de gráficos o adaptador de pantalla, es una tarjeta de expansión para una computadora personal, encargada de procesar los datos provenientes de la CPU y transformarlos en información comprensible y representable en un dispositivo de salida, como un monitor o televisor. Interfases Los tipos de buses utilizados en la actualidad por las placas de video están centradas en dos estándares, el AGP y el PCI Express, aunque hasta hace unos años eran también populares las tarjetas PCI. En orden cronológico, los sistemas de conexión entre la tarjeta grafica y la placa base han sido, principalmente:
· ISA: arquitectura de bus de 16 bits a 8 MHz, dominante durante los años 1980; fue creada en 1981 para los IBM PC.
· MCA: intento de sustitución en 1987 de ISA por IBM. Disponía de 32 bits y una velocidad de 10 MHz, pero era incompatible con los anteriores.
· EISA: respuesta en 1988 de la competencia de IBM; de 32 bits, 8.33 MHz y compatible con las placas anteriores.
· VESA: extensión de ISA que solucionaba la restricción de los 16 bits, duplicando el tamaño de bus y con una velocidad de 33 MHz.
· PCI: bus que desplazó a los anteriores a partir de 1993; con un tamaño de 32 bits y una velocidad de 33 MHz, permitía una configuración dinámica de los dispositivos conectados sin necesidad de ajustar manualmente los jumpers. PCI­X fue una versión que aumentó el tamaño del bus hasta 64 bits y aumentó su velocidad hasta los 133 MHz.
· AGP: bus dedicado, de 32 bits como PCI; en 1997 la versión inicial incrementaba la velocidad hasta los 66 MHz.
· PCIe: interfaz serie que desde 2004 empezó a competir contra AGP, llegando a doblar en 2006 el ancho de banda de aquel. No debe confundirse con PCI­X, versión de PCI.
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Bus PCI Express Bus AGP Factores a tener en cuenta La placa de video cuenta con diferentes componentes que son los que deberemos evaluar a la hora de elegir una: GPU
29 La GPU es un procesador (como la CPU) dedicado al procesamiento de gráficos; su razón de ser es aligerar la carga de trabajo del procesador central y, por ello, está optimizada para el cálculo en coma flotante, predominante en las funciones 3D. La mayor parte de la información ofrecida en la especificación de una tarjeta gráfica se refiere a las características de la GPU, pues constituye la parte más importante de la tarjeta. Dos de las más importantes de dichas características son la frecuencia de reloj del núcleo, y el número de pipelines (vertex y fragment shaders), encargadas de traducir una imagen 3D compuesta por vértices y líneas en una imagen 2D compuesta por píxeles. Memoria de vídeo Según la tarjeta gráfica esté integrada en la placa base (bajas prestaciones) o no, utilizará la memoria RAM propia del ordenador o dispondrá de una propia. Dicha memoria es la memoria de vídeo o VRAM. La memoria puede estar basada en diferentes tecnologías y de acuerdo cual de ellas se elija (DDR, DDR2, GDDR3, GDDR4) es el desempeño que obtendremos de la misma. Salidas Los sistemas de conexión más habituales entre la tarjeta gráfica y el dispositivo visualizador (como un monitor o un televisor) son SVGA, S­Video y DVI.
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SVGA: estándar analógico de los años 1990; diseñado para dispositivos CRT, sufre de ruido eléctrico y distorsión por la conversión de digital a analógico y el error de muestreo al evaluar los píxeles a enviar al monitor.
DVI: sustituto del anterior, fue diseñado para obtener la máxima calidad de visualización en las pantallas digitales como los LCD o proyectores. Evita la distorsión y el ruido al corresponder directamente un píxel a representar con uno del monitor en la resolución nativa del mismo.
S­Video: incluido para dar soporte a televisores, reproductores de DVD, vídeos, y videoconsolas. Placas de sonido Introducción Una tarjeta de sonido o placa de sonido es una tarjeta de expansión para computadoras que permite la entrada y salida de audio bajo el control de un programa informático. El uso típico de las tarjetas de sonido es proveer a las aplicaciones multimedia del componente de audio. Estas aplicaciones multimedia engloban composición y edición de video o audio, presentaciones multimedia y entretenimiento (videojuegos). Algunos equipos tienen la tarjeta ya integrada, mientras que otros requieren tarjetas de expansión. Componentes básicos de una tarjeta de sonido A continuación se describen los componentes básicos que poseen las tarjetas de sonido. Procesador El Procesador de Señal Digital (Digital Signal Processor – DSP) es un chip (o un conjunto de chips) que es el cerebro de la tarjeta de sonido. El DSP manipula las instrucciones básicas que dirigen a la tarjeta de sonido además del encaminamiento de la información de audio. También puede actuar como el sintetizador, o generador de música. Conversores Los conversores Digital a Analógico (Digital­to­Analog Conversor – DAC) y Analógico a Digital (Analog­to­Digital Conversor – ADC) se utilizan en el proceso de entrada y salida. La mayor parte de la información de audio registrada en el exterior de la computadora (a menos que esté
30 en un formato digital) debe pasar a través del ADC mientras que los datos a ser emitidos por los parlantes usan los servicios del DAC. Memoria Las tarjetas de sonido más avanzadas usan memoria para almacenar muestras de instrumentos musicales y para contener instrucciones para los dispositivos de Interface Digital de Instrumentos Musicales (Musical Instrument Digital Inteface – MIDI). Esta memoria normalmente tiene la forma de una ROM, Flash, o NVRAM y a menudo puede ser actualizada o expandida. Puertos Las tarjetas de sonido pueden tener múltiples puertos internos y externos para conectar dispositivos de entrada y salida. También conocidos como jacks o interfaces, estos puertos expanden la funcionalidad de una tarjeta de sonido. Casi todas las tarjetas de sonido se han adaptado al estándar PC99 de Microsoft que consiste en asignarle un color a cada conector externo, de este modo: Color Función Rosa Entrada analógica para micrófono. Azul Entrada analógica "Line­In". Verde Salida analógica para la señal estéreo principal (altavoces frontales). Negro Salida analógica para altavoces traseros. Plateado Salida analógica para altavoces laterales. Naranja Salida Digital SPDIF (que algunas veces es utilizado como salida análoga para altavoces centrales).
31 Métodos de síntesis Los circuitos electrónicos pueden generar (sintetizar) el sonido basándose en diferentes planteamientos. Del sistema que se elija dependerá en gran medida la calidad del sonido resultante. Los tipos de síntesis usados en las tarjetas de sonido habitualmente son los que se describen a continuación. Modulación de frecuencia (FM) Esta técnica consiste en modular una onda portadora con otra onda moduladora, produciendo así una tercera onda resultado de la modulación. Como este sistema es muy pobre, se usan varios operadores (conjuntos de portadora­ moduladora), cada uno de los cuales produce una onda que sirve como portadora o moduladora del siguiente paso. El modo de interconexión de los operadores es denominado algoritmo. Una característica de los sintetizadores que utilizan esta técnica es que son muy baratos, pero no reproducen adecuadamente los sonidos de instrumentos musicales reales. En particular, las guitarras, los metales y sonidos de percusión suenan poco reales. Los sintetizadores que usan este sistema incorporan un gran número de operadores y de algoritmos, pero son insuficientes como para obtener buenos resultados. Tabla de ondas (Wavetable) Primero se graban sonidos de instrumentos reales interpretando una nota Do, por ejemplo, y se reproduce esa grabación a mayor velocidad, sonando más agudo. Con las grabaciones de diferentes instrumentos, se crea una Tabla de Ondas, que se almacena en memoria ROM o RAM. De la calidad de dichas muestras depende buena parte del resultado sonoro. Es obvio que es importante grabarlas en un estudio de grabación profesional, con buenos instrumentos. Éste método de síntesis es más caro que la FM, y necesita memoria para almacenar las ondas grabadas. Para conseguir mejor calidad, se usa el multimuestreo, es decir, se toman varias grabaciones de cada instrumento, por ejemplo, una por cada escala musical. Esto aumenta la cantidad de memoria necesaria. Sin embargo, para reproducir con fidelidad un sonido no basta con guardar una grabación, ya que cuando se toca una nota diferente, no solo se cambia la frecuencia del sonido, sino otros parámetros importantes. Interfaz digital de instrumentos digitales (MIDI) Es una combinación de hardware y software que permite que la tarjeta de sonido controle los instrumentos musicales reales y que use estos instrumentos para la salida de audio. Si un instrumento externo no está disponible, la tarjeta de sonido puede usar su sintetizador MIDI para reproducir la música codificada. Modelado Físico, síntesis virtual (Waveguide) Se basa en simular el sonido de un instrumento musical mediante el cálculo numérico de las ondas de sonido. Es decir, se tienen en cuenta parámetros como la vibración del sonido en un tubo (viento), una cuerda, una membrana (percusión), etc. Pero este proceso se realiza a tiempo real, lo que supone una gran capacidad de cálculo, haciendo que sea un método de síntesis muy caro. Calidad de una placa de sonido La calidad de una tarjeta de sonido está determinada por su profundidad de bit, tasa de muestreo, y canales de sonido. Muestreo de sonido Para producir un sonido el altavoz necesita una posición donde golpear, que genera, dependiendo del lugar golpeado, una vibración del aire diferente que es la que capta el oído
32 humano. Para determinar esa posición se necesita una codificación. Por lo tanto cuanto mayor número de bits se tenga, mayor número de posiciones diferentes se es capaz de representar. Por ejemplo, si la muestra de sonido se codifica con 8 bits se tienen 256 posiciones diferentes donde golpear. Sin embargo con 16 bits se conseguirían 65536 posiciones. No se suelen necesitar más de 16 bits, a no ser que se quiera trabajar con un margen de error que impida que la muestra cambie significativamente. Frecuencia de muestreo Las tarjetas de sonido a nivel de usuario trabajan a una frecuencia de 44'1 KHz, ya que el oído humano reconoce alrededor de 44.000 sonidos cada segundo. Las tarjetas de sonido profesionales trabajan desde los 48 KHz hasta los 100 KHz, lo que permite obtener mayor calidad, para luego hacer modificaciones sin que el sonido resultante varíe. Canales de sonido y polifonía Otra característica importante de una tarjeta de sonido es su polifonía. Es el número de distintas voces o sonidos que pueden ser tocados simultánea e independientemente. El número de canales se refiere a las distintas salidas eléctricas, que corresponden a la configuración del altavoz, como por ejemplo 2.0 (estéreo), 2.1 (estéreo y subwoofer), 5.1, etc. En la actualidad se utilizan las tarjetas de sonido envolvente (surround), principalmente Dolby Digital 8.1 o superior. El número antes del punto (8) indica el número de canales y altavoces satélites, mientras que el número después del punto (1) indica la cantidad de subwoofers. En ocasiones los términos voces y canales se usan indistintamente para indicar el grado de polifonía, no la configuración de los altavoces. Configuración de una placa de sonido Una tarjeta de sonido necesita una dirección por donde recibe las órdenes (puerto), una interrupción para llamar la atención al microprocesador (IRQ) y un camino (canal) por donde transferir datos (DMA). En las modernas tarjetas de sonido, lo habitual es que sólo se necesiten cambiar los jumpers que indican la dirección del puerto a utilizar o incluso que se configuren solas; el resto de los parámetros (IRQ y DMA) se configuran mediante los propios programas que se adjuntan con la tarjeta. Tarjetas PCI y sonido incorporado Una tarjeta de sonido PCI es una tarjeta adaptadora con un procesador de audio que se conecta a la placa madre por medio de un slot PCI. Estas tarjetas usan el bus PCI de 32/64 bits para entrada y salida de información de audio. El procesador de audio incorporado usa esta información para crear el audio, evitando al procesador de la computadora y liberando ciclos de CPU. Las tarjetas de sonido PCI normalmente tienen múltiples puertos para conectar otros periféricos de audio. Los puertos externos incluyen salidas a parlantes, entradas de micrófonos, y conectores digitales. Las interfaces internas son usadas para conectar directamente a la lectora de CD­ROM y DVD. Muchos fabricantes de placas madre integran las opciones de audio y video en sus productos. El sonido incorporado tiene un procesador de audio ubicado físicamente en la placa madre en la forma de un chip único o chipset. Como está incorporado, la configuración es simple. Las placas madre con sonido incorporado también incluyen los puertos de audio comunes para los parlantes y un micrófono. Un beneficio del sonido incorporado es que el precio del paquete completo es menor. No se necesita comprar una tarjeta por separado. La mayor desventaja del sonido incorporado es que es difícil (y a veces imposible) actualizar las capacidades de audio. El actualizar el sonido incorporado a menudo requiere desactivar el sistema de audio e instalar una tarjeta de sonido PCI.
33 Dispositivos de almacenamiento Introducción Las computadoras utilizan diferentes dispositivos de almacenamientos, dependiendo de una variedad de factores como pueden ser la portabilidad, la capacidad, la resistencia a fallos, el costo por unidad de almacenamiento. Tipos de dispositivos Los siguientes constituyen los tipos más comunes de dispositivos de almacenamiento:
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Unidades de Disco Duro.
Unidades de Disquete.
Unidades de compresión ZIP.
Unidades de CD.
Unidades DVD.
Unidad para Cinta.
Memorias USB Unidades de Disquete Tipos de unidades Desde 1981, el mundo del PC ha conocido casi diez tipos distintos de disquetes y de lectores para los mismos. Los primeros en popularizarse eran flexibles y bastante grandes, unas 5 ¼ pulgadas de ancho. La capacidad primera de 160 KB se reveló enseguida como insuficiente, por lo que empezó a crecer y no paró hasta los 1,44 MB, ya con los disquetes actuales, más pequeños (3 ½ "), más rígidos y protegidos por una pestaña metálica. Los tipos más comunes de disquetes aparecen en la siguiente tabla: Tamaño Tipo de disco Capacidad Descripción 5¼" SS/DD 180 Kb Una cara, doble densidad. 5¼" DS/DD 360 Kb Dos caras, doble densidad. 5¼" DS/HD 1,2 MB Dos caras, alta densidad. 3½" DS/DD 720 Kb Dos caras, doble densidad. 3½" DS/HD 1,44 MB Dos caras, alta densidad. Las disqueteras son compatibles "hacia atrás"; es decir, que en una disquetera de 3½" de alta densidad (de 1,44 MB) se pueden usar discos de 720 KB o de 1,44 MB. Para distinguir a primera vista un disco de 3½" de alta densidad de otro de doble, basta con observar el número de agujeros que presenta en su parte inferior. Si tiene sólo uno, situado en el lado izquierdo y generalmente provisto de una pestaña móvil, se trata de un disco de doble densidad; si tiene dos agujeros, no hay duda de que se trata de un disco de alta densidad. Si el primero de los agujeros está al descubierto el disco estará protegido contra escritura; el segundo sólo sirve para diferenciar ambos tipos de disquetes.
34 Los disquetes tienen fama de ser unos dispositivos muy poco fiables en cuanto al almacenaje a largo plazo de la información; y en efecto, lo son. Les afecta todo lo imaginable: campos magnéticos, calor, frío, humedad, golpes, polvo, etc. Es por esto que lentamente van cayendo en desuso y siendo reemplazados por otros medios muchos más fiables y de mayor capacidad de almacenamiento como las memorias USB (o Pen Drive). Conectores de las unidades de disquetes Las computadoras normales disponen de un puerto para dos disqueteras, que irán conectadas a un único cable de datos. El cable de datos habitualmente presenta 5 conectores. En orden, se suceden el conector que se coloca en la placa madre o la controladora I/O, un conector para disquetera de 3 ½”, un conector para una disquetera de 5 1/4" y nuevamente se repite un conector para una disquetera de 3 1/2" y otro para 5 ¼ “. Los de las unidades de 3 ½" son conectores de pines y los conectores para unidades de 5 ¼" son planos. En el cable de datos, la disquetera que esté conectada en el extremo del mismo será la primera (la "A" en DOS) y la que esté en el segundo conector, entre el conector en la computadora y la anterior disquetera, será la segunda (la "B"). Para reconocer correctamente en el cable las que están entre la placa madre y los primeros conectores e identificar el segundo grupo de conectores, se puede examinar el cable e identificar unos 7 cables que se encuentran girados (strip). Los conectores que se encuentran después de este giro corresponderán a las disqueteras A. Las unidades de disquete "normales" tienen un conector que es capaz de atacar dos unidades diferentes, debiendo de conectar la que queramos usar como A: (o la única) en el extremo del cable. Dicho extremo se suele reconocer porque hay 7 cables del "strip" girados. Unidades de discos rígidos Introducción La unidad de disco duro (HDD) es el principal medio de almacenamiento de la computadora. Una HDD, como la que se muestra en la Figura , comparte muchas características físicas y operativas con la disquetera. Tiene un diseño más complejo y proporciona una mayor velocidad de acceso. La HDD tiene una capacidad de almacenamiento mucho mayor que la del diskette para un almacenamiento a largo plazo. Almacena programas y archivos, así como el sistema operativo.
35 Componentes de un disco rígido La HDD contiene platos de vidrio y aluminio. Estos platos de vidrio rígidos también se denominan discos. Su rigidez condujo al nombre de disco rígido o disco duro. Por lo general, el disco duro no es removible. Es por eso que IBM se ha referido a los discos duros como unidades de disco fijas. En pocas palabras, una unidad de disco duro es un dispositivo de almacenamiento de disco de elevado volumen mediante un medio fijo, de alta densidad y rígido. Figura 2.14.2.a
La Figura 2.14.2a muestra los componentes compartidos por todas las unidades de disco duro:
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Platos del disco
Cabezales de lectura/escritura
Ensamblaje del actuador del cabezal
Motor del rotor
Placa lógica/de circuitos
Bisel/tapa frontal
Jumpers de configuración
Conectores de interfaz Los platos del disco, como los muestra la Figura 2.14.2.b , son el medio en el cual se almacenan los datos en la unidad de disco duro. Por lo general, una unidad de disco duro posee de dos a diez platos. Éstos son usualmente de 2 ½” o de 3 ½” de diámetro y típicamente están construidos en aluminio o en un material compuesto de vidrio y cerámica. Los platos están revestidos con una delgada película de un medio magnéticamente sensible. Los platos tienen dos lados, y cada uno de ellos está revestido con el medio magnéticamente sensible. Los platos se apilan, con espacios entre ellos, en torno a un eje que los mantiene en su posición, separados uno de otro. El eje también se denomina rotor. 36 Los platos del disco requieren un cabezal de lectura/escritura para cada lado. El cabezal de lectura/escritura se utiliza para acceder al medio. Los cabezales de lectura/escritura se apilan, o agrupan, en una portadora denominada bastidor. Puesto que están montados juntos, se mueven al unísono con el bastidor a través de los platos. Los cabezales están unidos al bastidor por medio de brazos. Éstos se extienden desde el ensamblaje del actuador de los cabezales. El cabezal en sí es un dispositivo en forma de U o V de material conductor de la electricidad envuelto en alambres. Los alambres hacen que el cabezal sea sensible al medio magnético de los platos. Los cabezales de lectura/escritura de los diskettes están en contacto directo con la superficie del medio. Los de las unidades de disco duro flotan a una pequeña distancia sobre la superficie. Esto se debe a que los platos giran por lo general a muy altas velocidades, como por ejemplo 4.500­10.000 revoluciones por minuto (rpm), haciendo que suba la presión del aire entre los platos y el cabezal de lectura/escritura. El eje central, o rotor, sobre el cual están montados los platos, gira gracias a un motor de rotor. No hay correas ni engranajes para conectarlos al rotor de los platos del disco duro. Las correas y engranajes son un gasto adicional y tienden a ser ruidosos. También pueden representar un problema de confiabilidad. Nota: los usuarios nunca deberán abrir una unidad de disco para intentar repararla porque el disco duro funciona en un ambiente extremadamente limpio. Los discos son sellados en un alojamiento protector y nunca deberán abrirse a la atmósfera. Las reparaciones se llevan a cabo en instalaciones especiales llamadas habitaciones ultra­limpias. Incluso partículas de humo, polvo y cabello han sido extraídas del aire. Tipos de discos rígidos Los tipos de disco rígidos independientemente de las interfaces que utilicen pueden ser internos o externos. También se pueden clasificar los discos por ser IDE o SCSI (utilizada más comúnmente en servidores) estas tecnologías son explicadas mas adelante. Los tipos más
37 comunes en las PCs son los del tipo IDE (Electrónica de unidad integrada) y encontramos de dos tipo según la manera en que transmiten la información PATA (en paralelo) y SATA: disponibles en SATA 1 y SATA 2 (en forma serial, estos son mas modernos y rápidos) A través de los años se han utilizado varios tipos de interfaces de disco duro en sistemas PC:
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ST­506/412 (1980,1981)
ESDI (1983)
IDE o PATA (ATA/ATA2/ATA3 ATA­66) o SATA I y II
SCSI Interfases Electrónica de unidad integrada (IDE) es un tipo de interfaz de hardware ampliamente utilizada para conectar discos duros, CD­ROMs y unidades de cinta a una PC. IDE es popular porque es una forma económica de conectar periféricos. Los discos duros IDE de 20 GB comenzaron con capacidades de 40 MB hace unos años. Estos discos duros se han convertido en el nivel básico, costando menos de medio centavo por megabyte. La interfaz IDE es conocida oficialmente como especificación Conexión AT (ATA). La Interfaz de Paquetes ATA (ATAPI) define el estándar IDE para CD­ROMs y unidades de cinta. ATA­2 (ATA Rápida) definió las velocidades de transferencia más rápidas utilizadas en IDE Mejorada. ATA­3 agregó mejoras a la interfaz, incluyendo la capacidad para informar acerca de problemas potenciales. En IDE, la electrónica del controlador está incorporada a la misma unidad, requiriendo un simple circuito en la PC para la conexión. Las unidades IDE se conectaban a las primeras PCs utilizando una tarjeta adaptadora de host IDE. Actualmente, dos sockets de IDE Mejorada (EIDE) se incorporaron a la placa madre. Cada socket se conecta a dos dispositivos a través de un cable plano de 40 pines. A partir de las unidades ATA­66, el cable utiliza 80 alambres y 39 pines. Se conecta al mismo socket con un pin menos. Las unidades IDE utilizan el modo de Entrada/Salida Programadas (PIO) para la transferencia de datos. Este modo utiliza los registros de la CPU para la transferencia de datos. Esto está en contraste con DMA, que transfiere directamente entre la memoria principal y el dispositivo periférico. EIDE, también denominada unidad de disco ATA­2, es la versión más moderna de IDE. La interfaz EIDE puede manipular hasta 8,4 GB, más que los 528 MB de datos que manipula IDE. La IDE puede soportar sólo dos unidades. EIDE puede soportar hasta cuatro dispositivos utilizando dos cables IDE que poseen 40 pines y una longitud máxima de 18 pulgadas. Además, EIDE soporta periféricos que no son discos, mientras sigan el protocolo ATAPI. La interfaz EIDE se describe a menudo como Interfaz de Paquete de Conexión (ATAPI) o interfaz Conexión AT Rápida (ATA Rápida). ATAPI es el protocolo utilizado por dispositivos IDE mejorados como las unidades de CD­ROM IDE, y las unidades externas de backup a cinta IDE. La especificación EIDE/ATA­2 fue desarrollada en 1994 y subsecuentemente modificada hasta su forma definitiva en 1995. La especificación EIDE/ATA­2 trata las señales de interfaz en el conector de 18 pulgadas y 40 pines, los comandos para la unidad emitidos por el BIOS, las especificaciones de cableado y los circuitos de configuración de la unidad. ATA­3 agregó mejoras a la interfaz, incluyendo la capacidad de informar acerca de problemas potenciales.
38 Cada unidad de disco que está conectada a un controlador de disco IDE/ATA, EIDE/ATA­2 o EIDE/ATA­3 debe tener un conjunto de jumpers en la parte posterior de la misma. El conjunto de jumpers especifica el rol que llevará a cabo el disco en relación al otro disco del mismo canal. Un único disco IDE o EIDE se configura por lo general en el rol de master. Un segundo disco IDE o EIDE conectado al mismo canal debe configurarse en el rol de Esclavo. El hardware de disco en la unidad de disco Master controla a las unidades de disco tanto Master como Esclava. Una opción denominada Selección de Cable (CSEL) permitirá al adaptador IDE seleccionar qué unidad de disco IDE o EIDE funcionará como Master y qué unidad de disco IDE o EIDE funcionará como Esclavo. Si ambas unidades de disco IDE y EIDE se encuentran en un único canal y a ambas se las configura como Master, el subsistema del disco no funcionará. Lo mismo ocurre si ambas se configuran como Esclavas. Lea cuidadosamente la documentación sobre la unidad, puesto que los estándares de la industria no se aplican a las configuraciones de jumper para unidades de disco IDE o EIDE. A partir de los controladores ATA­4, se agregó la palabra Ultra o la velocidad de transferencia al nombre en diversas combinaciones. Por ejemplo, a 33 Mbytes/segundo, términos tales como Ultra ATA, Ultra DMA, UDMA, ATA­33, DMA­33, Ultra ATA­33 y Ultra DMA­33 han sido todos utilizados. Las unidades de disco Ultra ATA son generalmente mucho más rápidas que las unidades de disco ATA y ATA­2 más antiguas. Estas unidades de disco se instalan y configuran de la misma manera que las unidades de disco ATA­2, Master, Esclava o CSEL. No obstante, las versiones más rápidas, ATA­66 y ATA­100, requieren el uso de un cable plano especial para conectar las unidades de disco al adaptador ATA. Este cable especial contiene 80 conductores. No obstante, aún utiliza los mismos conectores de 40 pines utilizados por unidades de disco ATA anteriores. Si no se utilizan estos cables especiales para estos discos de alta velocidad, pueden ocurrir problemas en el sistema de disco y una posible pérdida de datos. La traducción de sectores y las continuas mejoras tecnológicas han permitido que las unidades de disco duro crezcan en tamaño. Actualmente, el tamaño de una unidad típica alcanza los 160 GB en PATA y hasta 800 GB en SATA II Conectores de los discos rígidos Aquí nos referiremos exclusivamente a los disco con interfaz IDE/EIDE (PATA y SATA) Parallel ATA: Las ranuras IDE PATA son de 40 pines y por lo general en las placas madres hay dos, IDE 1:canal primario y IDE 2: canal secundario (también pueden llamarse IDE0 y IDE1), cada uno de está puede manejar 2 unidades, dando un total de 4 unidades. Con una configuración denominada AMO/ESCLAVO.
39 Serial ATA: Serial ATA es el último interfaz ATA, desarrollado con varias metas tales como transmisión rápida y fiable de los datos, conectores simples, capacidades de autoconfiguración y, sobre todo, ser compatible con el software hecho para Parallel ATA. Figura 2.14.5.b muestra los conectores SATA 0 y SATA 1 en la placa madre, cada conector soporta solamente 1 dispositivo. Figura 2.14.5.b Conectores SATA en la placa madre
Unidades de discos ópticos Discos ópticos La tecnología detrás del CD­ROM se remonta a finales de los '70. En 1978, las Corporaciones Sony y Phillips presentaron el disco compacto (CD) de audio. Al momento presente, el tamaño de los medios actuales y el diseño básico del CD­ROM no han cambiado. Virtualmente cada unidad de sistema ensamblada hoy en día incluye una unidad de CD­ROM. Ésta consiste en un rotor, un láser que ilumina la superficie irregular del disco, un prisma que desvía el rayo láser y un diodo sensible a la luz que lee la luz reflejada. Actualmente, hay muchas opciones. Éstas incluyen el CD­ROM, el CD­R, el CD­RW y el DVD­ROM 40 Unidades lectoras de CD Una unidad de CD­ROM es un dispositivo de almacenamiento secundario que lee información almacenada en un disco compacto. Mientras que los diskettes y discos duros son medios magnéticos, el CD­ROM es un medio óptico. La vida útil del medio óptico se cuenta en decenas de años. Esto hace al CD­ROM una herramienta de gran utilidad. Un CD­ROM es un medio de almacenamiento óptico de sólo lectura. El término CD­ROM puede referirse tanto al medio como a la unidad lectora. La unidad lectora también se denomina unidad de CD­ROM o CD. El disco CD de computadora posee el mismo factor de forma, o dimensiones físicas, que su contraparte musical. Es un disco en capas con un cuerpo de policarbonato, de aproximadamente 4,75" de diámetro. El cuerpo está revestido con una delgada película de aleación de aluminio. Un revestimiento plástico protege al disco de rayaduras. Los datos se colocan en la película de aleación. Los componentes más importantes dentro de una unidad de CD­ROM son el ensamblaje del cabezal óptico, el mecanismo actuador del cabezal, el motor del rotor, el mecanismo de carga, conectores y jumpers, y la placa lógica. Las unidades de CD­ROM internas se alojan dentro del gabinete de la computadora. Las unidades de CD­ROM externas se conectan a la computadora por medio de un cable.
41 Unidades grabadoras y regrabadoras de CD Las grabadoras de CD, a menudo denominadas quemadores de CDs, se están convirtiendo en equipamiento estándar en las computadoras personales. Las grabadoras de CD permiten a los usuarios quemar, o escribir, sus propios CDs que contengan música, datos, video o cualquier combinación de ellos. Los usuarios ahora pueden hacer todo lo siguiente con las grabadoras de CD:
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Crear su propia compilación de CDs de audio
Hacer copias de seguridad de software
Hacer copias de seguridad de sus datos importantes
Crear Video CDs (VCDs) que pueden reproducirse en reproductores de DVD autónomos Disco Compacto – Grabable (CD­R) CD­R fue la primera de las dos tecnologías de grabación de CD concebidas. El audio producido comercialmente y otros CDs de información de datos se crean utilizando una técnica de impresión. Esta técnica de impresión produce las áreas de mesetas y depresiones del CD que lee el ensamblaje del láser. La tecnología CD­R utiliza una estrategia diferente para escribir información en un CD. Los medios de CD­R agregan una capa de tintura entre las capas de aluminio y plástico del CD. Esta capa de tintura es traslúcida y permite que la luz brille a través de la capa de alumnio, que refleja la luz. Cuando una unidad de CD­R escribe información en el medio de CD­R, se utiliza un láser para quemar áreas de la tintura para crear puntos opacos, no reflejantes. Cuando se lee el CD­R grabado, el ensamblaje del láser recibe reflejos provenientes sólo de las áreas traslúcidas de la tintura. Esta superficie reflejante/no reflejante se traduce fácilmente en bits de datos. Para lograr el trabajo de leer y escribir CDs, las unidades de CD­R utilizan dos lásers. Éstos son un láser de lectura y un láser de escritura. La velocidad a la cual un CD­R puede quemar un CD utiliza la misma convención numérica que las velocidades de lectura de las unidades de CD­ROM. Una unidad de CD­R que puede escribir a 3000 kbps tiene una velocidad de escritura de 20x, o 20 times 150 kb. Una unidad nombrada como 24x/40x tiene una velocidad de escritura de 24x y una velocidad de lectura de 40x. Una desventaja de los medios de CD­R es que no pueden reescribirse. Disco Compacto – Reescribible (CD­RW) Al igual que las unidades de CD­R, las unidades de CD­RW requieren el uso de un tipo especial de disco. El disco CD­RW es compatible con otras unidades de lectura de CD y el CD­ R puede ser leído por una unidad CD­RW. Los medios CD­RW incluyen una capa de compuesto de cambio de fase entre las capas de aluminio y plástico del CD. Este compuesto es una mezcla especial de elementos químicos que pueden cambiar de estado físico a determinadas temperaturas y permanecer en ese estado indefinidamente. El compuesto
42 comienza en estado traslúcido cristalino que permite que la luz pase a través de la capa de aluminio reflectante. Cuando el láser de escritura del CD­RW se utiliza para quemar información en el disco, determinadas áreas del compuesto de cambio de fase se derriten por sobrecalentamiento y quedan en esa fase al enfriarse rápidamente. Estas áreas derretidas son opacas y no reflectantes. Lo que hace de una unidad de CD­RW algo único es que incluyen un tercer láser borrador. El láser borrador se utiliza para recalentar lentamente las áreas derretidas del compuesto de cambio de fase hasta el estado cristalino. Es esto lo que permite la reescritura de los CDs. De manera similar a las unidades CD­R, las unidades CD­RW se califican según la velocidad a la cual escriben, reescriben y leen información. Una unidad de CD­RW calificada como de 24x/12x/40x tiene una velocidad de escritura de 24x, una velocidad de reescritura de 12x y una velocidad de lectura de 40x. Unidades de DVD El disco versátil digital (DVD) es una tecnología más moderna que se concibió a partir de las ventajas de los CD­ROMs. Los DVDs comparten el mismo tamaño físico que un CD­ROM, pero puede manipular una cantidad mucho mayor de información. Los DVDs se utilizan para películas, audio y datos. Dependiendo de las capas y de si se trata de un disco de uno o dos lados, los DVDs pueden almacenar alrededor de 20 veces la cantidad de información de un solo CD. Los DVDs pueden almacenar toda esa información porque hacen todo lo siguiente:
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Proporcionan un área mayor para el almacenamiento de datos
Utilizan una técnica de grabación de más alta densidad
Se puede acceder a múltiples capas dentro del medio Las opciones de DVD para computadoras también pueden reproducir películas y música, así como leer discos de datos. Los fabricantes de software están comenzando a ofrecer sus productos en DVD. Estos fabricantes pueden ahora colocar todo su programa en un único DVD, en lugar de en varios CDs de más baja capacidad. Otro beneficio de las unidades de DVD es que son compatibles con los CDs. Una unidad de DVD puede leer DVDs y CDs, mientras que una unidad de CD­ROM sólo puede leer CDs. Las unidades de DVD son muy similares a las unidades de CD­ROM en materia de diseño, como lo muestra la Figura . Las unidades de DVD se componen de un motor de impulso para hacer girar al disco, el ensamblaje del láser para leer el DVD, un mecanismo de rastreo para mover el ensamblaje del láser hasta el área deseada y circuitos de comunicación para llevar los datos hasta su destino. Otros componentes opcionales incluyen los decodificadores. El láser utilizado en una unidad de DVD es diferente a los lásers utilizados en las unidades de CD­ROM. El láser de una unidad de DVD debe poder enfocar las diferentes capas del medio. Mientras que un DVD de una sola capa tiene sólo una capa de material reflectante, un disco de capa dual contiene una capa semi­transparente encima de la capa completamente reflectante. El láser debe poder distinguir entre las dos capas para enfocar la capa de material correcta que contiene los datos deseados. Otros dispositivos de almacenamiento Unidades de Cinta Las unidades de cinta se utilizan más comúnmente como dispositivo para la copia de seguridad [backup] de datos en una unidad de disco del servidor de red. Los dispositivos a cinta son conocidos por su duradero desempeño. Este desempeño se debe en parte a la mecánica de la unidad de cinta que incluyen algunos sistemas. Existe una variedad de dispositivos a cinta que
43 utilizan diferentes formatos de cinta para almacenar los datos. Muchas unidades de cinta también pueden comprimir los datos antes de que se almacenen en la cinta. En la mayoría de los casos la razón de compresión es de 2:1. Esto tiene como efecto el duplicar la capacidad de almacenamiento de la cinta. Unidades Zip Los discos ZIP son dispositivos magnéticos, extraíbles y de alta capacidad que pueden leerse y escribirse mediante unidades ZIP de IOMEGA. Los discos ZIP son similares a los disquetes (floppy) pero son mucho más rápidos y ofrece una capacidad de almacenamiento mucho mayor. Así como los disquetes suelen ser de 1'44 MB los discos ZIP existen en dos tamaños, de 100 y 250 MB. Los discos ZIP no deben ser confundidos con el formato super­floppy, un dispositivo que usa disquetes de 120 MB pero que admite los discos tradicionales de 1'44 MB. IOMEGA distribuye asimismo unidades de rendimiento más alto y mucha mayor capacidad llamadas JAZZ. Las unidades JAZZ usan discos de 1 y 2 GB. Unidades extraíbles USB La memoria flash USB (pendrive) , es un tipo relativamente nuevo de dispositivo de almacenamiento. Puede contener cientos de veces los datos de un diskette. Están disponibles para almacenar 16 MB, 32 MB, 64 MB, 128 MB, 256 MB, 512 MB y 1 GB. USB 1.1 tiene capacidad para velocidades de lectura de hasta 1 MB/s y velocidades de escritura de hasta 900 KB/s. La última versión es USB 2.0. Tiene capacidad para velocidades de lectura de hasta 6 MB/s y velocidades de escritura de hasta 4,5 MB/s. Otros dispositivos
44 En actualidad hay muchos otros dispositivos que pueden conectarse a una pc para intercambiar datos como por ejemplo: las cámaras digitales, los reproductores de mp3 y mp4, ipods, celulares con memoria flash, memorias flash y también pueden ser utilizados como medios de almacenamiento. Dispositivos de comunicaciones Introducción a las redes Una red es un sistema conectado de objetos o personas. El ejemplo más común de red es el sistema telefónico, que es conocido ampliamente como Red Pública de Telefonía Conmutada (PSTN). La PSTN permite a la gente de virtualmente cada extremo del mundo comunicarse con cualquiera que tenga acceso a un teléfono. Una red de computadoras funciona de manera similar a la PSTN. Permite a los usuarios comunicarse con otros usuarios de la misma red transmitiendo datos a través de los cables utilizados para conectarlos. Figura 2.17.1.a
Una red de computadoras, como la que ilustra la Figura 2.17.1.a, está definida como contando con dos o más dispositivos tales como estaciones de trabajo, impresoras o servidores. Estos dispositivos están vinculados con el propósito de compartir información, recursos o ambos. Los vínculos de red se efectúan utilizando cables de cobre, cables de fibra óptica o conexiones inalámbricas. Las conexiones inalámbricas utilizan señales de radio, tecnología infrarroja (láser) o transmisiones satelitales. La información y los recursos compartidos en una red pueden incluir archivos de datos, programas de aplicación, impresoras, módems u otros dispositivos de hardware. Las redes de computadora se utilizan en negocios, escuelas, agencias del gobierno e incluso en algunos hogares. Redes par a par y cliente/servidor 45 Red par a par Una red Par a par es una red informática entre iguales (en inglés peer­to­peer ­que se traduciría de par a par­ o de punto a punto, y más conocida como P2P ) se refiere a una red que no tiene clientes ni servidores fijos, sino una serie de nodos que se comportan simultáneamente como clientes y como servidores de los demás nodos de la red. Este modelo de red contrasta con el modelo cliente­servidor el cual se rige de una arquitectura monolítica donde no hay distribución de tareas entre sí, solo una simple comunicación entre un usuario y una terminal en donde el cliente y el servidor no pueden cambiar de roles. Red Par a Par
Red Cliente/servidor En una disposición de red de cliente/servidor, los servicios de red se ubican en una computadora dedicada cuya sola función es responder a las solicitudes de los clientes. El servidor contiene los servicios de archivos, impresión, aplicaciones, seguridad y otros en una computadora central que está continuamente disponible para responder a las solicitudes de los clientes. La mayoría de los sistemas operativos de red adoptan la forma de relaciones cliente/servidor. En general, las computadoras de escritorio funcionan como clientes y una o más computadoras con potencia de procesamiento, memoria y software especializado adicionales funcionan como servidores. 46 Red cliente/servidor
Los servidores están diseñados para manipular solicitudes provenientes de muchos clientes simultáneamente. Antes de que un cliente pueda acceder a los recursos del servidor, el cliente debe identificarse a sí mismo y ser autorizado a utilizar el recurso. Un nombre y contraseña de cuenta se asigna a cada usuario con este propósito. Un servidor de autenticación especializado actúa como punto de entrada, resguardando el acceso a la red, y verifica esta información de cuenta. Centralizando las cuentas de los usuarios, la seguridad y el control de acceso, las redes basadas en servidor simplifican el trabajo de la administración de la red. La concentración de recursos de red como archivos, impresoras y aplicaciones en los servidores también hace a los datos que generan más fáciles de respaldar y mantener. En lugar de tener estos recursos dispersos o en máquinas individuales, pueden estar ubicados en servidores especializados y dedicados para un más fácil acceso. La mayoría de los sistemas cliente/servidor también incluyen facilidades para mejorar la red agregando nuevos servicios que extienden la utilidad de la red. Existen ventajas sustanciales que provienen de la distribución de las funciones en una red cliente/servidor. No obstante, se incurre en costos debido a esto. El agregado de recursos en sistemas de servidor crea una mayor seguridad, un acceso más simple y un control coordinado. No obstante, el servidor introduce un único punto de fallo en la red. Sin un servidor operativo, la red no puede funcionar en absoluto. Además, los servidores requieren personal capacitado y experto para administrarlos y mantenerlos, lo cual incrementa el costo de funcionalidad de la red. Los sistemas de servidores requieren hardware adicional y software especializado que agrega un costo sustancial. Redes de área local y amplia Utilizando tecnologías LAN y WAN, muchas computadoras se interconectan para proporcionar servicios a sus usuarios. Al proporcionar servicios, las computadoras en red asumen diferentes roles o funciones en relación mutua. Algunos tipos de aplicaciones requieren que las computadoras funcionen como iguales. Otros tipos de aplicaciones distribuyen el trabajo para que una computadora funcione para servir a otras en una relación de desigualdad. En cualquiera de los casos, dos computadoras se comunican en general entre sí utilizando protocolos de solicitud o respuesta. Una computadora emite una solicitud de un servicio, y una 47 segunda computadora recibe y responde a esa solicitud. Quien solicita asume el rol de cliente, y quien responde asume el rol de servidor. Una red LAN esa limitada a un área geográfica específica, mientras que una WAN cubre un área más extensa y suele estar formada por varias redes LAN. Las Figura ilustran una LAN y una WAN. Internet La Internet es una red de redes mundial y pública que interconecta a miles de redes más pequeñas para formar una gran "telaraña" ["web"] de comunicación. Muchas redes privadas, algunas con miles de usuarios en sí mismas, se conectan a la Internet utilizando los servicios de los proveedores de servicios de Internet (ISPs).
48 Internet
Estos vínculos permiten acceso a larga distancia a los servicios de red para compartir información y dispositivos. La Internet funciona como una autopista para facilitar el intercambio entre usuarios, organizaciones y sucursales de compañías geográficamente separados. La frase "supercarretera de la información" describe el beneficio de la Internet para los negocios y la comunicación privada. La Internet rompe las barreras del tiempo y del espacio. MODEM Introducción El módem es un dispositivo electrónico que se utiliza para comunicaciones de computadora a través de líneas telefónicas. Permite la transferencia de datos entre una computadora y otra. Los UARTs convierten los datos orientados a bytes en flujos de bits serie. Los bloques de datos son manipulados por el software. Los módems internos combinan un UART y un módem incorporados. Los módems convierten los datos digitales en señales analógicas y las señales analógicas nuevamente a datos digitales. El término módem realmente deriva de la función del dispositivo. El proceso de convertir las señales analógicas en digitales y viceversa se denomina modulación/desmodulación [modulation/demodulation], de ahí el término módem. La transmisión basada en módem es realmente precisa, a pesar del hecho de que las líneas telefónicas pueden ser bastante ruidosas debido a chasquidos, estática u otros problemas. Tipos de MODEMs La siguiente lista detalla los cuatro tipos principales de módems: Tarjetas de expansión Estos módems, son el tipo más común. Se conectan a las slots de expansión de la placa madre, ya sea ISA o PCI. Se denominan módems internos. Asociación Internacional de Tarjetas de Memoria para Computadoras Personales (PCMCIA) 49 Estos módems, son una variante de los módems diseñados para una fácil instalación en computadoras notebook. También conocidas como tarjetas de PC, semejan tarjetas de crédito y son pequeñas y muy portátiles. Módems externos Éstos pueden utilizarse en cualquier computadora. El tipo de conexión depende del tipo de módem utilizado. Los módems externos para la conexión telefónica se enchufan a un puerto serie, COM1 o COM2.. Los módems externos para DSL o Cable, generalmente se conectan por medio de un USB o mediante la placa de red en la parte posterior de la computadora. Módems incorporados Éstos se utilizan en algunas computadoras notebook o laptop. Los módems internos simplemente se conectan a una de las slots de expansión de la placa madre. Estas variedades de módems internos no ocupan espacio extra en el escritorio. Usualmente cuestan un poco menos que los módems que se enchufan externamente a la computadora. Para configurarlos, pueden colocarse los jumpers para seleccionar las direcciones IRQ e I/O. Ninguna configuración es necesaria para un módem plug­and­play (PnP), que se instala en una placa madre que soporta PnP. Un módem que utiliza un puerto serie (COM) que aún no esté en uso debe configurarse. Además, los controladores de software que vienen con el módem deben instalarse para que el módem funcione apropiadamente. Los módems externos son por lo general un poco más caros que las variedades internas. Enchufarlos en uno de los puertos serie los conectará a la computadora. El gabinete de la computadora no tiene que abrirse. Módems USB más modernos se enchufan a un puerto o hub USB. Un módem externo utiliza la IRQ y dirección de I/O asignadas al puerto serie. Una luz de estado en el módem indica si el módem está online o no. Debe instalarse software para que el módem externo funcione apropiadamente. En los tipos de módem más comunes, una línea telefónica se enchufa a una ficha telefónica RJ­11 estándar. Otros tipos de módem y dispositivos, como cable módem y DSL, se tratan separadamente en una sección posterior. Normas de comunicación y discado Cuando las computadoras utilizan el sistema o red telefónica pública para comunicarse, esto se denomina Acceso Telefónico a Redes (DUN). Las computadoras pueden conectarse a la red telefónica utilizando módems. Los módems se comunican entre sí utilizando señales audibles de tono. Esto significa que pueden duplicar las características de marcado de un teléfono. DUN establecerá la conexión, cuando una computadora ejecuta Windows 95 o una versión posterior, con un módem utilizado para conectarse a una red LAN o WAN. DUN crea realmente una conexión de Protocolo Punto a Punto (PPP) entre las dos computadoras mediante una línea telefónica. En este proceso, PPP hace que el módem actúe como tarjeta de interfaz de red. PPP es el protocolo WAN que transporta el protocolo de networking real de TCP/IP, IPX/SPX o NetBEUI, a través de la línea telefónica. Esto permitirá la actividad de red entre las PCs conectadas. El módem debe operar en dos de los siguientes estados para habilitar DUN:
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Estado de comandos local – El módem está offline. Recibe comandos y proporciona información de estado a la computadora host en la cual el módem está instalado.
Estado online – En este estado, el módem se encuentra transfiriendo datos entre la máquina host y una computadora remota mediante el sistema telefónico. Tres actividades tienen lugar durante los estados de comandos local y online. Estos incluyen el marcado, el intercambio de datos y la respuesta. El módem normalmente alterna entre estos dos estados. Esto ocurre, por ejemplo, cuando el sistema le indica que pase a estado online y marque el número de otra unidad, o si el módem recibe una llamada entrante.
50 Una vez establecida la conexión de la línea, tiene lugar una "secuencia de handshaking" entre los dos módems y las computadoras. Se trata de una sucesión de eventos breves que tiene lugar entre los dos sistemas. Esto se lleva a cabo para establecer la preparación de ambos módems y de sus computadoras para interconectarse en un intercambio de datos. Los módems de conexión telefónica envían datos mediante la línea telefónica en forma de señal analógica. Las señales analógicas pueden dibujarse en forma de ondas porque cambian gradual y continuamente. Recuerde que las comunicaciones digitales se basan en el sistema binario. En este sistema, las señales digitales representan 1s y 0s. Estas señales deben convertirse en ondas para viajar por las líneas telefónicas. Son convertidas nuevamente a su forma digital, la de 1s y 0s, por el módem receptor para que la computadora destinataria pueda comprender los datos. El resultado del handshake y de la negociación entre los dispositivos emisor y receptor es el establecimiento de una modulación común soportada por ambas computadoras. Esto completa el proceso de la negociación de una sesión para que el intercambio de los datos efectivamente pueda ocurrir. Otros dispositivos pueden determinar la velocidad real de la transferencia de datos. Como se mencionó previamente, hay pequeños dispositivos de un único chip que hacen funcionar al puerto COM al cual está conectado un módem externo. Éstos son los chips UART. El tipo de chip UART determina la velocidad máxima a la cual los dispositivos pueden comunicarse utilizando dicho puerto. Los chips UART actuales, 16450 y 16550, permiten velocidades de hasta 115.200 bps, y el chip 16650 soporta una velocidad de transmisión de 230.400 bps. Comandos AT Todos los módems requieren software para controlar la sesión de comunicaciones. El conjunto de comandos compatible con Hayes es el conjunto de comandos que utiliza la mayor parte del software de los módems. Recibe su nombre de la Hayes Microcomputer Products Company, que lo definió por primera vez. El conjunto de comandos Hayes se basa en un grupo de caracteres de atención (AT), seguido por los caracteres del comando. Puesto que estos caracteres de atención son siempre una parte importante de un comando Hayes, el conjunto de comandos se denomina usualmente conjunto de comandos AT.
51 En pocas palabras, los comandos AT son comandos de control del módem. El conjunto de comandos AT se utiliza para emitir instrucciones de marcado, colgado, vuelta a cero y otras al módem. La mayoría de los manuales del usuario que vienen con los módems contienen una lista completa del conjunto de comandos AT, como lo muestra en la tabla Éste es sólo un resumen de los comandos AT más comúnmente utilizados. Nótese que el código compatible con Hayes estándar para marcar es ATDxxxxxxx. Usualmente no existen espacios en una cadena AT. Si se inserta un espacio, la mayoría de los módems lo ignorará. La “x” representa al número marcado. Habrá siete dígitos para una llamada local y 11 dígitos para una llamada de larga distancia, 1 + el código de área + el número telefónico. Una W indica que el módem esperará, por ejemplo al marcar 9 para obtener una línea externa y que se establezca un tono antes de proceder. En ocasiones, se agrega una T para significar marcado por tonos o una P para significar marcado por pulsos. Estándares de velocidad El estándar más habitual y el más moderno está basado en la actual norma V.90 cuya velocidad máxima está en los 56 Kbps (Kilobites por segundo). Esta norma se caracteriza por un funcionamiento asimétrico, puesto que la mayor velocidad sólo es alcanzable "en bajada", ya que en el envío de datos está limitada a 33,6 Kbps. Otra consideración importante es que para poder llegar a esta velocidad máxima se deben dar una serie de circunstancias que no siempre están presentes y que dependen totalmente de la compañía telefónica que nos presta sus servicios, pudiendo ser en algunos casos bastante inferiores. Placas de red Introducción Una tarjeta de interfaz de red (NIC), como la que se muestra en la Figura 2.19.1.a , es un dispositivo que se conecta a una placa madre y proporciona puertos para las conexiones de cables de red. Es la interfaz de la computadora con la LAN. La NIC se comunica con la red mediante conexiones serie y con la computadora mediante conexiones paralelas. Una tarjeta de interfaz de red (NIC), se utiliza para conectar una computadora local a un grupo de otras computadoras. Las NICs conectan computadoras para que puedan compartir los datos y los recursos en un entorno en red. Una NIC se denomina también adaptador de red. Todas las tarjetas de interfaz de red de una red de área local están diseñadas para utilizar Ethernet, Token Ring u otro protocolo similar para comunicarse con otras máquinas de la red. 52 Figura 2.19.1.a
Elección de una placa de red Las siguientes son varias consideraciones importantes a tener en cuenta al seleccionar una NIC para su uso en una red:
· El tipo de red – Las NICs están diseñadas para LANs Ethernet, Token Ring, Interfaz de Datos Distribuidos por Fibra (FDDI), etcétera. Una NIC Ethernet no funcionará en Token Ring, y viceversa.
· El tipo de medio – El tipo de puerto o conector que proporciona la NIC determina los tipos de medios específicos a utilizar, como par trenzado, coaxil, fibra óptica o inalámbrico.
· El tipo de bus del sistema – El tipo de NIC requerido en la red puede determinar el requisito de bus del sistema en el dispositivo. Una slot PCI es más rápida que una ISA. Se recomienda que PCI se utilice con placas FDDI puesto que un bus ISA no manejará la velocidad requerida. Una NIC se instala en una slot de expansión de la computadora. Las NICs requieren una solicitud de interrupción (IRQ), una dirección de I/O y espacio de memoria para que los controladores del sistema operativo puedan llevar a cabo sus funciones. Las NICs modernas son plug­and­play, haciendo que la instalación sea un proceso fácil. El sistema encontrará automáticamente el nuevo hardware una vez que éste se haya instalado y la computadora haya sido encendida. La computadora instala entonces el controlador y configura la IRQ, dirección de I/O y el espacio de memoria. Cualquier pregunta relativa a la detección de problemas deberá referirse a la documentación o sitio web del fabricante. Periféricos Introducción A todo dispositivo electrónico que se conecte a la PC se lo llama periférico. Y comúnmente encontramos
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Teclado
Monitor
Ratón (Mouse), trackball.
Impresora
Altavoces (parlantes) externos y micrófono
Escáner
Plotter
Joystick Todos estos se conectan en algún lugar especial en el gabinete que puede ser un puerto, una tarjeta controladora. Tipos de periféricos Se clasifican según los datos que manejen, encontramos periféricos de Entrada (mouse, escáner, teclado, joystick...etc) , periféricos de salida (impresora, fax, monitor, parlantes)
53 Conectores seriales Un puerto de I/O es una ruta hacia y fuera de la computadora a través de un conector que se encuentra en su parte posterior. Todos los dispositivos periféricos que se conectan a la computadora utilizan puertos de I/O. Existen diferentes tipos de puertos I/O en la computadora que sirven a diferentes propósitos. Esta sección explora los diversos tipos de puertos y los tipos de dispositivos que los utilizan para conectarse con la computadora. Un puerto serie se utiliza para conectar dispositivos que utilizan una interfaz serie. Dispositivos tales como un módem, un escáner y un mouse utilizan una interfaz serie. En general, una PC puede identificar hasta cuatro puertos serie. Una computadora típica contiene sólo dos puertos serie, denominados COM1 y COM2. Los puertos serie se denominan en ocasiones puertos RS­ 232 porque utilizan el estándar RS­232C, según lo define la Asociación de Industrias Electrónicas (EIA). Un puerto serie transmite serialmente los bits de datos uno tras otro a través de una única línea. USB 2.0, la versión más reciente, correrá a una velocidad de 450 megabits por segundo (Mbps). Figura 2.20.3.a Figura 2.20.3.b La Figura 2.20.3.a muestra un conector DB­9 (de 9 pines) que se utiliza en la mayoría de las nuevas computadoras para los puertos serie. Impresoras más antiguas utilizan un conector más grande, de 25 pines, para la interfaz del puerto serie, tal como lo muestra la Figura 2.20.3.b. El mouse se utiliza en ocasiones en el puerto serie 1, que es un conector macho de 9 pines. El módem se utiliza generalmente en el puerto serie 2, que es también un conector macho de 9 pines. Ambos puertos serie están ubicados en la parte trasera de la computadora. Conectores paralelos Un puerto paralelo es un socket de la computadora que se utiliza para conectar impresoras más modernas u otros dispositivos periféricos, como un disco duro portátil, un dispositivo de backup a cinta, un escáner o un CD­ROM. El puerto paralelo contiene ocho líneas para transmitir un byte completo (8 bits) a través de las ocho líneas de datos simultáneamente. La interfaz del puerto paralelo ofrece 8 bits de palabras de datos paralelas y nueve líneas de control de I/O en un socket DB­25, o conector hembra de 25 pines. El socket DB­25 puede hallarse en la parte trasera de la computadora. La Figura muestra un puerto paralelo hembra DB­25. La Figura 2.20.4.a y 2.20.4.b muestra el puerto hembra de 36 pines que se halla generalmente en la impresora. Los puertos paralelos pueden configurarse como LPT1, LPT2 o LPT3. Figura 2.20.4.a 54 Figura 2.20.4.b
Los puertos paralelos se utilizaban originalmente para las impresoras. No obstante, actualmente se los utiliza para dispositivos tanto para entrada como para salida de datos. Este tipo de puerto paralelo se denomina bidireccional. Un puerto paralelo se utiliza a menudo para la transmisión rápida de datos a través de cortas distancias. Los puertos paralelos mejorados más modernos pueden ser convertidos de unidireccionales a bidireccionales a través de la pantalla de configuración del CMOS. En PCs más antiguas, la interfaz paralela de la impresora se ubicaba en la parte trasera de la placa adaptadora de video, en una placa de I/O múltiple, o en una placa paralela de impresora dedicada. Hoy en día, en las placas del sistema Pentium, el puerto paralelo está ubicado directamente en la parte posterior de una placa de I/O, o está conectado mediante un cable plano al conector de 25 pines ubicado en la parte posterior de la unidad. Evite utilizar un cable paralelo de una longitud mayor a los 15 pies (4,6 m) al conectar un dispositivo externo, como por ejemplo una impresora, al puerto paralelo de la computadora. Un cable más corto reducirá la probabilidad de errores y asegurará la integridad de los datos. Conectores USB El USB, que se muestra en la Figura 2.20.5.a es un puerto externo que permite al usuario conectar a la PC hasta 127 periféricos externos. Los periféricos externos incluyen los siguientes:
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Teclados USB
Mouse
Impresoras
Módems
Escáners
Cámaras digitales
Videocámaras digitales
Unidades de disco externas USB es una tecnología emergente. Ofrece una velocidad de transferencia de datos de hasta 12 Mbps. La última versión, USB 2.0, es mucho más rápida y transfiere datos a una velocidad de 450 Mbps. Siete dispositivos USB pueden por lo general conectarse directamente a la computadora utilizando el conector USB estándar de cuatro pines. Utilizando hubs externos, cada uno de los siete dispositivos puede conectarse a otros, creando una daisy chain de 127 dispositivos. Un hub externo es un dispositivo de networking que se trata en más detalle en un módulo posterior. Los dispositivos USB pueden conectarse "en caliente". Esto significa que pueden conectarse mientras la computadora está encendida y funcionando. Los dispositivos USB también son plug­and­play. Figura 2.20.5.a
55 Los dispositivos USB se clasifican como dispositivos de velocidad completa o de baja velocidad basándose en sus capacidades de comunicación. Un cable que sirve a un dispositivo de velocidad completa tiene un límite de longitud de 16 pies 5 pulgadas (5 m). El límite de longitud para los cables utilizados entre dispositivos USB de baja velocidad es de 9 pies 10 pulgadas (3 m). Conectores PS/2 Los puertos para teclado PS/2 o los puertos para mouse PS/2 se utilizan para conectar la PC a su teclado y mouse. Aunque ambos puertos parecen idénticos, los puertos del mouse y del teclado no son intercambiables. Usualmente ambos puertos están codificados por color o etiquetados para evitar cualquier confusión, como lo muestra la Figura . El cable que conecta el teclado o mouse PS/2 utiliza un conector tipo PS/2. El PS/2, o mini­DIN de 6 pines, se ha vuelto muy popular desde que IBM lo introdujo en 1987 con la IBM PS/2. No obstante, los puertos de tipo conector DIN XT/AT de 5 pines y los mouse serie aún son bastante comunes. Los conectores AT DIN de 5 pines se utilizan generalmente para conectar el teclado AT directamente a la placa madre. Una ventaja del puerto PS/2 es que puede conectarse un mouse a la computadora sin utilizar un puerto serie. Otros conectores Entre otros tipos de conectores que se utilizan para periféricos encontramos al puerto fireWire. Es es un bus de comunicación de alta velocidad e independiente de la plataforma. El FireWire interconecta dispositivos digitales tales como videocámaras digitales, impresoras, escáners, cámaras digitales y unidades de disco duro. FireWire se muestra en la Figura 2.20.7.a. 56 Figura 2.20.7.a
También es conocido como i.LINK o IEEE 1394. Desarrollado por Apple, FireWire fue diseñado para permitir a los periféricos conectarse perfectamente a una computadora. Los beneficios de FireWire incluyen los siguientes:
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Conectores compatibles y más pequeños
Conexión en caliente
Memoria compartida
Una única conexión
Compatibilidad con dispositivos anteriores
Velocidad FireWire puede soportar hasta 63 dispositivos utilizando longitudes de cable de hasta 4,5 m (14 pies), el límite de longitud para el cableado. Al igual que los USB, estos dispositivos pueden conectarse en caliente. FireWire se basa en un modelo de memoria compartida que permite a los dispositivos acceder directamente a ubicaciones en la memoria. Esto evita tener que esperar a que la información fluya. FireWire es mucho más rápido que la versión original de USB, transfiriendo datos a velocidades de hasta 400 Mbps. Teclado Introducción Uno de los componentes más elementales del sistema es el teclado. El teclado es el dispositivo básico de entrada; se emplea para introducir comandos y datos al sistema. Característica de los teclados Durante años, desde que se introdujo la PC original de IBM, esta empresa ha creado tres diferentes tipos de teclado para sistemas PC, y Microsoft modificó uno de ellos. Estos se han convertido en modelos estándar para la industria y prácticamente todos los fabricantes de sistemas compatibles con PC los comparten. Estos tipos son: Teclado PC y XT 83 teclas. Teclado AT de 84 teclas. Teclado mejorado de 101 teclas. Teclado mejorado de 104 teclas para Windows. Microsoft desarrolló una especificación en la que exige tres teclas nuevas especiales para Windows que fueron añadidas al teclado. Se trata de las teclas Windows Izquierda y Windows Derecha que se encuentran a un lado de las teclas ALT, y una tecla de Aplicación que se encuentra a la derecha de la tecla Windows Derecha.
57 Los teclados actuales también incluyen:
· Funciones para multimedia como por ejemplo control de volumen, play/stop
· Accesos directos a programas más utilizados como por ejemplo: navegador de internet, correo. Calculadora. Word.
· Control de desplazamiento vertical de la ventana. Elección de un teclado El teclado es uno de los componentes del ordenador con los que más interactuamos y que más influyen en nuestra salud. Sin embargo, apenas le prestamos atención a la hora de comprar nuestro equipo y muchas veces nos conformamos con el teclado económico que nos colocan en la tienda. La elección de un teclado condiciona en gran medida la velocidad a la que escribimos, la agilidad con que manejamos los programas. Existen principalmente dos tipos de teclado, en función del mecanismo físico empleado para recoger las pulsaciones de las teclas: mecánicos y de membrana. Los teclados mecánicos poseen un pequeño muelle o resorte situado bajo cada tecla, que es el encargado de devolver la tecla a su posición inicial tras la pulsación. La tecla, al ser apretada, hace contacto con las terminaciones metálicas del circuito impreso del teclado y así se cierra un circuito eléctrico, el cual se vuelve a abrir al separarse la tecla por la acción del muelle. Los teclados de membrana reemplazan el muelle o resorte por una capa de goma. Al pulsar una tecla la goma presiona una capa conductora con una terminación metálica que a su vez hace contacto con un circuito impreso. Entre el circuito y la capa conductora tenemos otra capa aislante con unos agujeros en la ubicación de cada tecla que impide que se haga contacto cuando no pulsamos ninguna tecla. La tecla vuelve a su posición inicial por la elasticidad de la pieza de goma situada bajo ella. Teclados ergonómicos Existen teclados diseñados para adaptarse a la forma y posición de nuestras manos mientras escribimos. Normalmente tienen las teclas dispuestas sobre una superficie curva, la parte central dividida en dos (una para cada mano) y un reposamuñecas, de forma que los brazos descansen en una posición más natural y, por tanto, la fatiga sea menor y los dolores de muñeca más improbables. Para sacar el máximo provecho de estos teclados, especialmente de los «partidos», es recomendable tener nociones de mecanografía, esto es, escribir con los diez dedos pulsando cada tecla únicamente con el dedo adecuado. Por otra parte, un teclado nuevo no deja de ser una buena excusa para tomar clases en una academia o aprender con un programa de mecanografía. Teclados inalámbricos Los primeros modelos empleaban infrarrojos, pero ya lo habitual es la radiofrecuencia, cuya gran virtud es que no necesitamos tener una línea visual entre el teclado y el sensor, lo que nos da una extraordinaria movilidad. También existen ratones inalámbricos, que a menudo podemos comprar en un kit junto al teclado. El gran problema de estos dispositivos ha sido siempre el gasto de pilas. No obstante, los nuevos modelos están reduciendo enormemente el consumo de electricidad (algunos ya ofrecen varios meses de autonomía) y, en cualquier caso, siempre podemos recurrir a las pilas recargables. Conectores de los teclados Los teclados AT ya prácticamente han desaparecido del mercado. Lo habitual hoy son los teclados PS/2 y los USB. El primer método es un estándar con muchos años de rodaje que nos garantiza el máximo de compatibilidad. Su gran inconveniente es la imposibilidad de conectar un teclado «en caliente», esto es, sin reiniciar el PC. Es por eso que los teclados USB resultan
58 utilísimos para ordenadores portátiles. Otra utilidad interesante del USB es poder emplear el teclado como hub USB, pues existen modelos que incorporan salidas USB en el teclado que son ideales para conectar dispositivos como cámaras digitales o reproductores MP3. Si no tenemos ninguna de las dos necesidades, lo mejor es utilizar el puerto PS/2 y dejar libre un siempre valioso puerto USB. Mouse Introducción Ratón o mouse (en inglés) es un periférico de computadora de uso manual, generalmente fabricado en plástico, utilizado como entrada o control de datos. Se utiliza con una de las dos manos del usuario y detecta su movimiento relativo en dos dimensiones por la superficie horizontal en la que se apoya, reflejándose habitualmente a través de un puntero o flecha en el monitor. Hoy en día es un elemento imprescindible en un equipo informático para la mayoría de las personas, y pese a la aparición de otras tecnologías con una función similar, como la pantalla táctil, la práctica ha demostrado que tendrá todavía muchos años de vida útil. Características de los mouse Su funcionamiento principal depende de la tecnología que utilice para capturar el movimiento ser desplazado sobre una superficie plana, por ejemplo mousepad, y transmitir esta información para mover una flecha o puntero sobre el monitor de la computadora. Dependiendo de las tecnologías empleadas en el sensor del movimiento o por su mecanismo y del método de comunicación entre este y el ordenador, existen multitud de tipos o familias. Los mouse de hoy en DIA poseen 2 botones y una ruedita(scroll) que permite desplazar el contenido de una ventana y que al ser pulsada funciona como tercer botón. Tipos de mouses Mecánico Tiene una gran bola de plástico, de varias capas, en su parte inferior para mover dos ruedas que generan pulsos en respuesta al movimiento de este sobre la superficie. Una variante es el modelo de Honeywell, utiliza dos ruedas inclinadas 90 grados entre ellas en vez de una bola. La circuitería interna cuenta los pulsos generados por las rueda y envía la información al ordenador, que mediante software procesa e interpreta.
59 Óptico Es una variante que carece de la bola de goma, que evitando el frecuente problema de la acumulación de suciedad en el eje de transmisión, y por sus características ópticas es menos propenso a sufrir un inconveniente similar. Se considera uno de los más modernos y prácticos actualmente. Puede ofrecer un límite de 800 DPI (dpi, acrónimo del inglés: Dots per inch, literalmente: puntos por pulgada), como cantidad de puntos distintos que puede reconocer en 2,54 centímetros (una pulgada), a menor cifra peor actuará el sensor de movimientos. Su funcionamiento se basa en un sensor óptico que fotografía la superficie sobre la que se encuentra, detectando las variaciones entre sucesivas fotografías, se determina si el ratón ha cambiado su posición. En superficie pulida el raton óptico causa movimiento nervioso sobre la pantalla. Este problema se arregla con el uso de un mousepad. Láser Este tipo es más sensible, haciéndolo aconsejable especialmente para los diseñadores gráficos y los fanáticos de videojuegos, por su excelente rendimiento. Usa también la superficie donde se apoya, como de mousepad, pero el haz de luz de tecnología óptica se sustituye por un láser
60 (invisible al ojo humano) de 2000 ppp lo que se traduce en un aumento significativo de la precisión y sensibilidad. Trackball El concepto de trackball es una idea novedosa que parte del hecho: se debe de mover el puntero, no el dispositivo, por lo que se adapta para presentar una bola, de tal forma cuando se coloque la mano encima se pueda mover mediante el dedo pulgar, sin necesidad de desplazar nada más ni toda la mano como antes. De esta manera se reduce el esfuerzo y la necesidad de espacio, además de evitarse un posible dolor de antebrazo por el movimiento de éste. Algunas personas sin embargo, no les terminan de resultar realmente cómodo. Este tipo ha sido muy útil en por ejemplo la informatización de la navegación marítima. Figura: TrackBall Elección de un mouse La elección del mouse depende de la comodidad, del tipo de tarea y uso que debe realizarse y de la precisión que se necesite. Conectores de los mouses Normalmente encontramos mouse con conexión serie, mouse con conexión PS/2. o mouse USB. Mouse serial
61 Si se trata de un mouse serie, enchúfelo al puerto serie. Algunas placas madre tienen puertos numerados, y puesto que se trata del primer dispositivo serie del sistema, enchúfelo en el puerto serie número uno. Monitores Introducción Las computadoras están conectadas usualmente a un dispositivo de visualización, también denominado monitor. Los monitores están disponibles en una variedad de diferentes tipos, tamaños y características . Tecnología de proyección Muchos displays utilizan tecnología de Tubo de Rayos Catódicos (CRT), que es similar a la utilizada en los televisores. La tecnología CRT requiere una cierta distancia desde el dispositivo de proyección del rayo a la pantalla para funcionar. Mediante el uso de otras tecnologías, los displays pueden ser mucho más delgados. Estos displays se conocen como displays de panel plano. Las tecnologías de display de panel plano incluyen las siguientes:
· LED
· LCD
· Plasma gaseoso LED y plasma gaseoso funcionan iluminando posiciones en la pantalla basándose en los voltajes que se encuentran en diferentes intersecciones de una grilla. Las de LCD funcionan bloqueando la luz en lugar de crearla. Los LCD requieren mucha menos energía que las tecnologías de LED y de plasma gaseoso y son actualmente la tecnología principal para las notebook y otras computadoras móviles. Los displays generalmente manipulan la entrada de datos como mapas de caracteres o mapas de bits. En modo de mapeo de caracteres, un display tiene una cantidad pre­adjudicada de espacio en pixels para cada carácter. En modo de mapa de bits, un display recibe una representación exacta de la imagen en la pantalla que ha de proyectarse en forma de secuencia de bits. Esta representación describe los valores de color para coordenadas X e Y específicas a partir de una ubicación dada en la pantalla. Los displays que manejan mapas de bits también se conocen como displays direccionables en todos los puntos. Tamaño y formatos El tamaño de la pantalla En las computadoras de escritorio, el ancho de la pantalla en relación con la altura, denominado proporción dimensional o aspect ratio, se estandariza generalmente en 4 a 3 (4:3). Los tamaños de pantalla se miden diagonalmente desde un extremo al extremo opuesto. Se miden en milímetros o pulgadas. Tamaños de pantallas de escritorio comunes son de 15, 17 y 19 pulgadas. Los tamaños de pantalla de las notebooks son un poco más pequeños. Capacidad de color Hoy en día, la mayoría de los monitores de escritorio proporcionan color. Computadoras notebook más antiguas y computadoras de escritorio más pequeñas en ocasiones poseen una pantalla monocromática de más bajo costo. Los monitores de video pueden operar usualmente en uno de varios modos de visualización. Estos modos determinan cuántos bits se utilizan para describir el color y cuántos colores pueden mostrarse. Una pantalla que puede operar en modo
62 Súper Matriz Visual de Gráficos (SVGA) puede mostrar hasta 16.777.216 de colores porque puede procesar una descripción de 24 bits de largo de un pixel. La cantidad de bits utilizada para describir un pixel se conoce como profundidad de bits. La profundidad de bits de 24 bits también se denomina color verdadero. Permite ocho bits por cada uno de los tres colores primarios, rojo, verde y azul (RGB). Aunque los seres humanos no pueden distinguir realmente tantos colores, el sistema de 24 bits es necesario para los diseñadores gráficos, ya que adjudica un byte a cada color. El modo VGA es el mínimo común denominador de los modos de visualización. Dependiendo de la configuración de la resolución, puede proporcionar hasta 256 colores. La Figura muestra la relación entre la profundidad de color y la cantidad de colores que pueden producirse. Resolución Lo que vemos en pantalla son Pixels – Elementos de la imagen [picture elements]. Los pixels se disponen en filas a través de la pantalla. Cada pixel consiste en tres colores. Éstos son rojo, verde y azul [red, green, and blue] (RGB). La resolución varía dependiendo de la cantidad de pixels. Cuantos más pixels hay en la pantalla, mejor es la resolución. Una mejor resolución implica una imagen más definida. La resolución de pantalla más baja en las PCs modernas es de 640 x 480 pixels, que se denomina Matriz de Gráficos de Video (VGA). Ahora también existen la Súper Matriz de Gráficos de Video (SVGA) y la Matriz de Gráficos Extendida (XGA), con resoluciones que abarcan una gama de hasta 1600 x 1200. Velocidad de refresco – La velocidad a la cual se refresca la imagen de la pantalla. Las velocidades de refresco se miden en hertz (Hz), que significa veces por segundo. Cuanto más alta es la velocidad de refresco, más estable será la imagen en la pantalla. Ésta puede tener el aspecto de una imagen estable, pero realmente parpadea cada vez que el rayo de electrones golpea los puntos revestidos de fósforo. La velocidad de refresco también se denomina frecuencia vertical o velocidad de refresco vertical. Entrelazados Un monitor entrelazado es uno en el cual los rayos de electrones no se dibujan en forma lineal, sino de forma entrelazada (línea de por medio), y cuando llega al final de la pantalla, regresa
63 arriba para llenar las líneas anteriormente no refrescadas. Un monitor entrelazado con refresco de 100 Hz solamente refresca una línea cincuenta veces por segundo, dando un titileo obvio. Un monitor no entrelazado es el que dibuja todas las líneas en cada pasada antes de refrescar el cuadro siguiente, resultando una imagen más nítida. Dot pitch o tamaño del punto La limitación física absoluta en cuanto a la definición potencial de una imagen en pantalla es el dot pitch. La forma de este rayo puede ser redondeada o un rectángulo vertical con forma de ranura dependiendo de la tecnología de visualización, como se muestra en la Figura . Los displays generalmente vienen con un dot pitch de 0,28 milímetros (mm) o más pequeño. Este dot pitch es la distancia diagonal entre puntos de fósforo del mismo color. Cuanto más pequeño es el dot pitch, mayor la definición potencial de la imagen. La definición real de cualquier imagen en particular se mide en puntos por pulgada (dpi). El dpi es determinado por una combinación de la resolución de pantalla, que es cuántos pixels se proyectan en la pantalla horizontal y verticalmente, y el tamaño físico de la pantalla. Una configuración de baja resolución extendida a lo largo de una pantalla más grande reducirá la definición. Por otro lado, una configuración de alta resolución en una superficie más pequeña producirá una imagen más definida, pero la legibilidad del texto se hará más dificultosa. La visibilidad es la capacidad para ver la imagen en la pantalla desde diferentes ángulos. Los displays con CRT generalmente proporcionan buena visibilidad desde ángulos que no sean la visión de frente. Los displays de panel plano, incluyendo los de tecnología LED y LCD, a menudo son más difíciles de ver en ángulos que no sean la visión de frente.
64 Impresoras Introducción Las impresoras son una parte importante de los sistemas de PC modernos. Las copias impresas de los documentos de una computadora u online son tan importantes hoy como lo eran cuando comenzó la "revolución sin papel" hace varios años. Los técnicos de computadora modernos deben poder comprender la operación de los diversos tipos de impresoras para poder instalar, mantener y detectar problemas en las impresoras. Las impresoras más comúnmente utilizadas hoy en día son las impresoras láser tipo electrofotográficas y las impresoras a chorro de tinta Impresoras de chorro a tinta y Laser Tipos de impresoras Tipo según la tecnología de impresión: Actualmente en las PC se utilizan tres tipos de tecnologías de impresoras utilizadas en las pcs: Matríz de punto, Inyección a tinta , Láser Según Tipo de alimentación eléctrica
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Propia: con un transformador
Alimentación de USB Según sus características técnicas.
· Calidad: medida en DPI (600 puntos estandar)
· Velocidad: o Matríz de punto: CPS (caracteres por segundo) o Chorro a tinta, Laser: PPM (páginas por minuto) § Chorro a tinta (2­6)
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§ Laser (8,16 – 24 )
Confiabilidad Conectores de impresoras Dependiendo de la impresora pueden ser conectadas al PC:
· Serie, USB, SCSI, Firewire
· Por medio de un conector paralelo
· DB25 del lado de la PC, Centrónix del lado de la impresor Impresoras a matriz de puntos La impresora de matriz de punto pertenece a una clase de impresora llamada impresoras de impacto. En este tipo, el cabezal de impresión realmente impacta sobre una película impresora o cinta entintada para formar los caracteres en el papel. El cabezal de impresión dispara agujas (o pins de impresión) contra una cinta entintada, esta hace contacto con el papel y deja una marca La cantidad de "agujas", ( 9 , 24, o 48 agujas) indican la calidad de la impresión. La calidad de impresión más alta se llama NLQ (Near Letter Quality) Impresora de matriz de puntos La mayoría de las impresoras de matriz de punto utilizan formularios continuos. Este tipo de papel posee perforaciones entre cada hoja y tiras perforadas a los costados. Éstas se utilizan para alimentar el papel y evitar arrugas o corrimientos. Los alimentadores de hojas que imprimen una página a la vez se agregaron a algunas de las impresoras de más alta calidad que se utilizan en las oficinas. Un gran rodillo, llamado cilindro, aplica presión para evitar que el papel se deslice. Si se utiliza papel para múltiples copias, el espacio dejado por el cilindro puede ajustarse de acuerdo al grosor del papel. Las impresoras de matriz de punto, que solían ser las impresoras menos costosas, son raras y algo caras de adquirir. Estas impresoras sirven a un pequeño mercado y requieren formularios continuos.
66 Impresoras a chorro de tinta Las impresoras color a chorro de tinta son el tipo más común de impresora en uso en el hogar hoy en día. Esto se debe a su bajo costo y moderada calidad de impresión. Las impresoras a chorro de tinta usualmente imprimen una columna de puntos en una línea a la vez. En general son más rápidas que las impresoras de matriz de punto. La impresora a chorro de tinta, utiliza cartuchos llenos de tinta líquida que impelen y rocían partículas de tinta en la página a través de pequeños orificios llamados boquillas. Las partículas de tinta son impelidas aplicando presión ocasionada por electricidad o una carga elécrica. La presión dentro del reservorio de tinta del cartucho es menor que la presión del exterior. Cuando se aplica electricidad, la presión aumenta. Esta presión interna hace que pequeños puntos de tinta sean impelidos a través de las boquillas. La Figura muestra los componentes de una impresora a chorro de tinta típica. Las impresoras a chorro de tinta tienen dos tipos de cabezales de impresión. Una marca común de impresora a chorro de tinta tiene un tipo de cabezal llamado cabezal de impresión de choque térmico. Éste posee un elemento de calentamiento que rodea a cada boquilla. Cuando ésta es calentada por medio de una corriente eléctrica, hace que la tinta se expanda. Al expandirse, es impelida a través de la boquilla. Otra marca común de impresora a chorro de tinta opera basándose en cargas electrostáticas. Cuando la placa de desviación se carga eléctricamente, el tamaño y la forma de la boquilla cambia. Esto hace que actúe como una bomba. Esta acción de bombeo impele la tinta a través de la boquilla hacia el papel. Estos cabezales de impresión se denominan cabezales de impresión piezoeléctricos.
67 Las impresoras a chorro de tinta están diseñadas para utilizar papel común, pero también pueden utilizarse con papel muy específico para impresoras a chorro de tinta cuando se requiere una impresión de alta calidad o de fotografías. Cuando la operación de impresión a chorro de tinta está completa y el papel sale de la impresora, a menudo la tinta aún está húmeda. Tocarla inmediatamente puede embarrar la tinta y borronear la impresión. La mayoría de las tintas se secan en 10 a 15 segundos. La calidad de impresión de una impresora a chorro de tinta se mide en puntos por pulgada (dpi), y la velocidad de impresión se mide en páginas por minuto (ppm). Impresoras láser Hoy en día, la impresora láser es la impresora más comúnmente utilizada a causa de su elevada resolución, operación superior y velocidad. No obstante, su operación interna es más complicada que la de otros tipos de impresoras. Funcionamiento: Al igual que en las fotocopiadoras, en la operación de una impresora láser se utiliza la electricidad estática. Se trata de la misma electricidad estática que ocasiona los rayos o que hace que partículas con cargas opuestas se atraigan entre sí. Esta atracción se utiliza para mantener temporalmente pequeñas partículas de tinta seca, llamadas tóner, en una imagen cargada estáticamente en un tambor electrofotográfico. Un rayo láser se utiliza para dibujar esta imagen. Para imprimir una hoja la impresora laser pasa por 6 etapas:
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1) Limpieza
2) Acondicionado
3) Escritura
4) Revelado
5)Transferencia
6) Fundición Etapa de Limpieza: Cualquier resto de toner debe ser sacado del tambor. Un método usa una cuchilla para raspar todo el exceso de toner del tambor. El toner sobrante es almacenado en un contenedor de toner que puede ser vaciado y/o descartado
68 Acondicionado Remoción de la imagen latente vieja del tambor. La limpieza o acondicionamiento del tambor para una nueva imagen latente se realiza colocando un alambre, rejilla, o rodillo especial que está cargado con hasta ­6000 volts (corona primaria). La carga impuesta sobre la superficie del tambor es de ­600 a ­1000 Volts DC. Escritura Se hace mediante el rayo laser. Cada parte del tambor que es expuesta a la luz sufre una reducción de la carga superficial que llega a casi ­100 V CC.El resto del tambor permanece a ­ 600 V CC
69 Revelado o Aplicación Se aplica el toner a la imagen latente. El toner es cargado con hasta ­ 200 V Es atraído a las áreas más positivas (­100 volts DC) del tambor fotosensible, A su vez es repelida por las áreas más negativas (­600 volts DC). El toner salta hacia él donde es atraído por la imagen latente cargada en forma más positiva. Transferencia El toner pegado a la imagen latente es transferido al papel. La corona secundaria, o de transferencia, aplica una carga positiva sobre el papel para que atraiga la imagen de toner negativo del tambor al papel. A medida que el cilindro va girando, va pasando la imagen grabada al papel. La imagen ahora está en el papel y se mantiene en su lugar por medio de la carga positiva. Fundición El proceso de fijar el toner al papel es la última etapa. Se fija por calor (FUSION) y se hace a través de rollo de teflón con alta temperatura. El rodillo de calor superior se calienta hasta casi 350 grados
70 Después el papel es enviado a la bandeja de salida, como una página impresa. Dispositivos portátiles Computadoras Notebooks Los dispositivos portátiles incorporan la unidad del sistema, la unidad de entrada y la unidad de salida en un único paquete liviano. Los dispositivos portátiles, a diferencia de las towers o de escritorio, pueden ser transportados por el usuario. Estos dispositivos también se denominan computadoras notebook, computadora laptop, palmtop o asistente digital personal (PDA), dependiendo de su tamaño y función. Esta sección se concentra en las computadoras notebook y laptop, pero los temas tratados son comunes a todas las portátiles. La producción de computadoras portátiles no ha carecido de problemas. Los primeros intentos de desarrollar una computadora portátil produjeron sistemas pesados con breves tiempos de operación entre recargas de batería. Los avances en la tecnología, particularmente en el área de los circuitos integrados (IC) y diseños de componentes periféricos, produjeron una portátil que compite con los sistemas de escritorio y tower en velocidad, potencia y cantidad de funciones. Consta de varias características:
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Una pantalla de video que es mayor que las asociadas generalmente a las máquinas PC­AT más antiguas
Una unidad de disco duro con una capacidad de decenas de gigabytes
Unidades de CD­ROM/DVD El uso de una computadora notebook es diferente al de una de escritorio en varios aspectos. El teclado incorporado de una notebook es más pequeño que el teclado de una computadora de escritorio Hardware portátil Los dispositivos portátiles están construidos con la intención de ser livianos y encajar en determinado factor de tamaño o forma. Esto ha conducido a consideraciones especiales al desarrollar los componentes de hardware que se utilizan en una computadora portátil. Esta sección explora algunos de estos componentes. Fuentes de alimentación Las computadoras notebook por lo general vienen equipadas con un adaptador de energía AC a DC. Además, están disponibles adaptadores para automóviles para que el uso de una notebook y la recarga de sus baterías pueda hacerse en un auto. Éstos son propietarios, por lo cual su disponibilidad depende del fabricante específico. Las notebooks y otros dispositivos portátiles están construidos para ser utilizados en cualquier parte, incluso donde no hay disponibles salidas de energía. Para resolver este problema, se han incorporado baterías como componente integrado de los sistemas portátiles. Originalmente, las portátiles utilizaban baterías de Niquel­Cadmio (Ni­Cad). Estas baterías se encontraban en un paquete de baterías externo que se conectaba al dispositivo portátil. La cantidad promedio de tiempo durante el cual operaban las baterías Ni­Cad era de sólo 30­45 minutos cuando se las introdujo por primera vez, dependiendo del consumo de energía. El tiempo de operación se incrementó a 45­75 minutos dependiendo del tamaño de la pantalla y de la aplicación abierta. Además, el tiempo para recargar estas baterías podía llevar casi un día. Se han desarrollado mejores baterías para resolver estas limitaciones. Más recientemente, se han utilizado las baterías de Hidruro Metálico de Niquel (NiMH) e Ion de Litio en los dispositivos portátiles. Estas baterías están construidas usualmente en un contenedor de plástico que puede insertarse fácilmente en el dispositivo portátil. Estas baterías duran usualmente un poco más de dos horas, dependiendo del tamaño y el consumo de energía del dispositivo. Además, sólo lleva de tres a cinco horas recargarlas. Una desventaja de los sistemas portátiles es que actualmente no existen estándares industriales para las fuentes de alimentación. Por lo tanto, la batería de un sistema portátil puede no ser compatible con otro dispositivo portátil. Se instala software de administración de energía en muchas computadoras notebook para extender la vida de la batería o conservar la energía de la batería cuando ésta es baja. Cuando la batería de una notebook está baja, comenzará a funcionar más lentamente. El software de administración de energía interna monitorea cómo se está utilizando la notebook. Indicará que la fuente de energía está baja, proporcionando tiempo para guardar cualquier trabajo que se esté efectuando. Cuando se recibe esta advertencia, enchufe la computadora a un adaptador AC o salga y recargue la batería. Unidades de disco duro Al igual que sucede con la mayoría de los componentes de un dispositivo portátil, las unidades de disco duro han sido especialmente desarrolladas para ser más pequeñas y utilizar menos energía para dar lugar a las limitaciones de tamaño y energía. El tamaño de las unidades de disco duro en los dispositivos portátiles varía mucho. Se ahorra más energía cuando las
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unidades de disco duro se apagan una vez que no se ha accedido a ellas durante una determinada cantidad de tiempo. Dispositivos de almacenamiento/almacenamiento removible Las notebooks actuales no sólo poseen un almacenamiento adecuado en la unidad de disco duro, sino que también cuentan con CD­RW y disqueteras. Para que la notebook sea más pequeña, algunos fabricantes proporcionan unidades de CD­ROM y disqueteras externas. Puesto que las notebooks cuentan en general con un puerto USB, también es posible aprovechar las nuevas unidades de almacenamiento USB. Tarjetas PCMCIA La tarjeta de la Asociación Internacional de Tarjetas de Memoria para Computadoras Personales (PCMCIA) se introdujo en 1989. La PCMCIA es una tarjeta de expansión especial diseñada principalmente para dar lugar a las necesidades del mercado de las computadoras portátiles. Estas tarjetas pueden utilizarse para actualizar una notebook agregando memoria, un módem, una conexión de red o un dispositivo periférico. Recientemente, el término PCMCIA ha sido utilizado menos a menudo y ha sido reemplazado por Tarjeta de PC. Existen tres tipos de slots y tarjetas PCMCIA, como lo muestra la Figura 2.25.3.a
Figura 2.25.3.a
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Las tarjetas Tipo I tienen 3,3 mm de grosor y se las utiliza como unidades de expansión de memoria.
Las tarjetas Tipo II tienen 5 mm de grosor y se las utiliza para cualquier dispositivo de expansión excepto unidades de disco duro.
Las tarjetas Tipo III tienen 10,5 mm de grosor y están diseñadas para ser utilizadas
únicamente para unidades de disco duro. La más reciente tarjeta Mini­PCI se utiliza principalmente para las notebooks, Web pads, dispositivos de Internet y otras aplicaciones de datos móviles: 73 ·
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Las tarjetas Mini PCI Tipo I están diseñadas para su flexibilidad en la colocación de la tarjeta utilizando cableado para conectarse al I/O. Utilizadas principalmente en sistemas con funciones completas, típicamente reemplazos de escritorio.
Las tarjetas Tipo II están diseñadas para sistemas de precio razonable con conectores modulares incorporados. El Tipo II es el más simple de mantener y garantizar.
Las tarjetas Tipo III están diseñadas para los sistemas delgados, que cada vez son más prevalecientes en el segmento de notebooks de alto desempeño. Memoria El Módulo de Memoria de Línea de Entrada Dual y Pequeña Línea de Salida (SODIMM) estándar se utiliza más a menudo en computadoras notebook. Existen algunas notebooks que utilizan los módulos de memoria propietarios del fabricante. Se recomiendan al menos 64 MB de RAM para tener la memoria suficiente para el sistema operativo y el software de aplicaciones. Verifique la documentación del usuario para obtener información acerca de la actualización de la memoria de la notebook. Algunas notebooks vienen equipadas con paneles de acceso que hacen fácil conectar chips de memoria adicionales. La mayoría de las computadoras portátiles no utilizan un tipo de memoria estándar. En el caso de casi cualquier notebook, para actualizar la memoria el propietario necesitará buscar en el sitio web del fabricante o en su manual del usuario para obtener más información. Los tipos de memoria pueden variar entre diferentes productos o diferentes versiones del mismo producto. Se requiere una cuidadosa investigación antes de actualizar la memoria en una portátil. Pantallas de computadoras portátiles A causa de la naturaleza compacta y de la energía limitada de las computadoras notebook y otras portátiles, se utilizan pantallas de un tipo que no es el de tubo de rayos catódicos (CRT). Dos ejemplos de tales pantallas son las Pantallas de Cristal Líquido (LCD) y los paneles de plasma gaseoso. Estos dos tipos de sistemas de pantalla son aptos para las necesidades de portabilidad de las computadoras portátiles por una cantidad de razones:
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Son mucho más livianas y más compactas que los monitores CRT.
Requieren mucho menos energía eléctrica para poder operar.
Pueden operarse desde baterías. Las LCDs son pantallas de panel plano utilizadas con la mayoría de los sistemas portátiles más modernos. Tienen la ventaja de ser delgadas, planas, livianas y de requerir poca energía para su alimentación. Además, estas pantallas ofrecen mejor confiabilidad y una vida más larga que las unidades CRT. Nota: los paneles de pantalla portátiles son abastecidos de energía por fuentes de alimentación DC de bajo voltaje, como por ejemplo una batería o un transformador. Las pantallas CRT se enchufan por lo general directamente a la salida AC de la pared. Docking station Una estación de acoplamiento, como la que se muestra en la Figura 2.25.5.a, es un dispositivo que permite que la PC portátil opere con dispositivos de hardware asociados a las computadoras de escritorio. Una estación de acoplamiento también se denomina puerto de acoplamiento. Una notebook se inserta en la estación de acoplamiento. Luego el bus de extensión de la estación de acoplamiento se enchufa al conector de expansión de la notebook. Usualmente, una estación de acoplamiento proporciona slots de expansión para PC estándar. Por lo tanto, dispositivos periféricos que no forman parte de la notebook tales como adaptadores de red, placas de sonido, etcétera, pueden utilizarse con el sistema. Cuando una computadora notebook se encuentra en una estación de acoplamiento, sus dispositivos normales de Entrada/Salida se inhabilitan y los periféricos de la estación de acoplamiento toman su lugar. Los dispositivos de Entrada/Salida incluyen la pantalla o monitor, el teclado y el
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dispositivo señalador. Esto hace posible a la notebook utilizar un conjunto de dispositivos de escritorio que de otro modo no tendría disponibles. Los dispositivos de escritorio incluyen una fuente de alimentación AC, un monitor CRT, un teclado de tamaño completo, un mouse, un módem y los conectores de puerto estándar de una computadora personal. figura 2.25.5.a
La notebook y la estación de acoplamiento se comunican entre sí mediante un conector especial de puerto de acoplamiento que se encuentra en la parte posterior de la notebook. No obstante, la mayoría de las estaciones de acoplamiento son propietarias. Esto significa que sólo pueden ser utilizadas con la portátil para la cual fueron diseñadas. La naturaleza propietaria de estos productos se debe a dos factores:
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El conector de la notebook debe alinearse correctamente con la conexión del puerto de acoplamiento de la estación de acoplamiento.
La unidad notebook debe encajar correctamente dentro de la abertura de la estación de acoplamiento. Actualmente, no existen estándares para los sistemas portátiles. Por lo tanto, existen pocas probabilidades de que dos fabricantes diferentes ubiquen los conectores en los mismos lugares o diseñen el mismo gabinete Dispositivos infrarrojos Un puerto infrarrojo permite que dispositivos infrarrojos se comuniquen entre sí. La Figura muestra el puerto receptor. La tecnología de infrarrojos, también denominada Radiación Infrarroja (IR) se utiliza para la transmisión inalámbrica entre dispositivos de computadora y en controles remotos para televisión y sistemas de estéreo. Una comunicación bidireccional se utiliza en todas las especificaciones. Las frecuencias de IR son más altas que las de las microondas, pero más bajas que las de la luz visible. Para conectar exitosamente dos dispositivos, debe existir un transmisor y un receptor con una línea de vista sin obstrucciones entre los dispositivos. Usualmente, los dispositivos de computadora, como un PDA o laptop se colocan cerca del dispositivo con el cual han de comunicarse, por ejemplo una impresora, no obstante, pueden lograrse distancias de hasta 2,5 pies. 75 Dispositivos wireless Las tecnologías de networking inalámbrico permiten a las computadoras transmitirse su información entre sí utilizando señales de radio. Las computadoras de una red cliente/servidor se comunican a través de un punto de acceso inalámbrico. Éste es el controlador con alambres que recibe y transmite datos a los adaptadores inalámbricos instalados en cada sistema. Instalar un adaptador inalámbrico en una computadora notebook, permite a la computadora ir a cualquier lugar dentro del rango del punto de acceso inalámbrico
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