Source: https://www.scribd.com/doc/24037362/CAPITULO-1
Timestamp: 2017-03-24 18:06:33+00:00

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BrowseInterestsStay InformedCareerPersonal GrowthFiction & BiographiesHealth & FitnessLifestyleCultureBrowse byBooksAudiobooksNews & MagazinesSheet MusicBrowse allUploadSign inJoinDAI – Sistemas Informáticos Multiusuarios y en Red__________________________________________CAPITULO 1
1. INTRODUCCIÓN Los ordenadores están compuestos por dos partes claramente diferenciales. Las palabras claves que las definen vienen de dos anglicismos: el hardware y el software.
• El hardware o componentes físicos: define a todas aquellas partes físicas del
ordenador, todo aquello que sea tangible, que se pueda tocar, estamos hablando pues de: circuitos, chips, cables, etc.
• El software o componentes lógicos: se refiere al conjunto de aplicaciones y programas
que nos permiten operar con la información, controlando y coordinando los distintos elementos del hardware requeridos durante su proceso. Es la parte inteligible, aquello que no se puede tocar. En esta unidad trataremos los aspectos referentes al hardware de los ordenadores. En particular, nos centraremos en los componentes utilizados comúnmente en los PC.
2. COMPONENTES DE TODO SISTEMA INFORMÁTICO 2.1. CONCEPTOS BÁSICOS. Informática El término 'informática' proviene de la fusión de los términos "INFORmación" y "autoMÁTICA", y se define como la ciencia que estudia el tratamiento automático y racional de la información, como soporte de los conocimientos y comunicaciones humanas, llevado a cabo mediante elementos automáticos, así como el conjunto de técnicas, métodos y máquinas aplicadas a dicho tratamiento. La Real Academia Española de la Lengua da la siguiente definición: "Conjunto de conocimientos científicos y técnicas que hacen posible el tratamiento automático de la información por medio de computadoras electrónicas". De esta última definición podemos deducir que hay tanto una ciencia informática como unas técnicas informáticas. Cuando se ocupa de la información como materia esencial de estudio, con esta información es preciso: representarla en forma eficiente y automatizable, transmitirla sin errores ni pérdidas, y almacenarla para poder acceder a ella y recuperarla tantas veces como sea preciso procesarla para obtener nuevas informaciones más elaboradas y más útiles a nuestros propósitos
DAI – Sistemas Informáticos Multiusuarios y en Red__________________________________________
Sistemas informáticos Conjunto de elementos interconectados o relacionados para el tratamiento de información. El más básico es un ordenador típico (figura 1). Los más complejos son las redes, sistemas de procesamiento en paralelo,...
Figura 1 En este término suelen incluirse los elementos físicos, el hardware, y otros relacionados. El software básico, tal como el sistema operativo, programas de aplicación y compiladores, depuradores, enlazadores,...son elementos virtuales, puesto que no se ven. También un conjunto de programas dedicados a una aplicación específica, lo que incluye este software, el básico, los soportes, la documentación, manuales de procedimiento,... Ver figura 2 En todo sistema informático multiusuario existen una serie de usuarios creados para que éstos puedan trabajar de forma simultánea, accediendo a una serie de programas de aplicación, que ejecutan funciones sobre un programa especial, denominado Sistema Operativo, que establece la comunicación entre éstos programas y el hardware (parte física del sistema, componentes que componen el mismo) del sistema.
Figura 2 Información Comunicación o adquisición de conocimientos que permiten ampliar o precisar los que se poseen sobre una materia determinada. Podría entenderse que si no se consigue alguna de las dos finalidades señaladas, no habría información, pero es prácticamente imposible que no concurra alguna de ellas cuando un ser humano se encuentra ante una exposición de conocimientos. Para que la información sea la adecuada se tendrán que cumplir unos cuantos requisitos: precisión, significatividad, etc., que se expondrán más adelante. Programa Un conjunto de sentencias que pueden dirigirse a y tratarse por un sistema informático para controlar la conducta de ese sistema en función de unos resultados que se esperan conseguir en base a unos requerimientos de usuario. Puede ser procedimental, con lo que el programa especifica el procedimiento que se debe seguir para que el sistema consiga los resultados requeridos. El programa será no procedimental si especifica los contenidos y márgenes de los resultados a obtener pero no aclara cómo se debe trabajar para llegar a ellos. Utilidad Es el programa que forma parte de un sistema informático y proporciona una variedad de funciones generales orientadas a cubrir necesidades del usuario. Por extensión se denomina utilidad también a algunos módulos de aplicaciones o de programas que realizan operaciones o facilidades concretas. Es el caso del programa antivirus de MS-DOS. Seguridad Se define por tal la prevención y protección contra acceso a o destrucción de información ante usuarios no autorizados o inintencionadamente. Los conceptos de seguridad, privacidad e integridad están relacionados. Para esta unidad se refiere a modificaciones y pérdidas de información, así como a la posibilidad de perder el acceso que se tenía a ella. Así, la seguridad como tal se refiere frente a otros usuarios y a virus informáticos. Para situarla adecuadamente debe seguirse en todo sistema, sobre todo si son grandes, un modelo de seguridad, que consiste en la especificación detallada de las características de seguridad que deben proporcionarse a un sistema: organigramas de acceso, relaciones de permiso y de prohibición, situaciones que deben reflejarse en un informe de auditoría informática, así como el establecimiento de un sistema de vigilancia y restauración de seguridad. Un sistema de vigilancia y restauración contendrá un conjunto de medidas, casi siempre operativas, con el objetivo de defender un sistema frente a posibles alteraciones de la seguridad. Debe contener el modo en que se inserta en el modelo de seguridad, así como las relaciones con los controles físicos y la seguridad del personal. Por ejemplo, determinará la forma en que se dispondrán las claves de acceso, los criterios para las auditorías de seguridad, acceso del personal, etc. Un sistema es un conjunto de partes integradas que tienen la finalidad común de alcanzar un determinado objetivo u objetivos. En la medida en que las partes están interrelacionadas y unidas, el sistema alcanza un estado completo y coherente. Todo sistema
informático debe estar configurado de forma que esté equilibrado tanto a nivel hardware como a nivel software De este concepto podemos extraer tres características básicas:
Partes integradas: Existe una relación lógica entre las partes que constituyen un sistema. Sistemas electrónicos o mecánicos, como una máquina de lavar ropa o de un videojuego, posen componentes que trabajan en conjunto. Un sistema de administración de personal consiste en procedimientos integrados para reclutar, seleccionar, capacitar y evaluar empleados.
2.2. ELEMENTOS GENÉRICOS DEL SISTEMA INFORMÁTICO. De una forma general, cualquier sistema informático está compuesto por son los siguientes elementos: 1.Entradas o Insumos (input): es todo lo que ingresa al sistema para hacerlo funcionar. Ningún sistema es autosuficiente o autónomo. El sistema necesita de insumos, en forma de recursos, energía o información. 2.Operación o procesamiento: todo sistema procesa o convierte sus entradas mediante sus subsistemas. Cada subsistema se encarga de un tipo de insumo que le es peculiar. 3.Salidas o resultados (output): Todo sistema coloca en el medio ambiente externo las salidas o resultados de sus operaciones. 4.Retroacción o retroalimentación (feedback): es la reentrada o retorno al sistema de sus salidas o resultados, que pasan a influir sobre su funcionamiento. La retroacción es generalmente una información o energía de retorno que vuelve al sistema para realimentarlo o alterar su funcionamiento como consecuencia de sus resultados o salidas.
3. COMPONENTES HARDWARE DE UN SISTEMA INFORMATICO BÁSICO 3.1 PLACA BASE COMPONENTES En un PC, el núcleo del sistema está integrado en una sola placa, denominada placa base ("Motherboard" o "Mainboard"). Se trata de una placa de circuito impreso multicapa de unos 600 cm2 (20cm x 30cm) en la que se incluyen elementos de montaje superficial
(soldados), resistencias, condensadores y chips diversos, amén de zócalos y conectores para diversos elementos desmontables. A grandes rasgos, los componentes principales de la placa base son los que se han esquematizado en la figura 3 adjunta:
Figura 3 Componentes de la placa base.
• Bus externo. Es el canal a través del cual se conectan todos los componentes de la
placa base. Lo conforman un conjunto de cables.
• Zócalo del Procesador: (UCP, Unidad de Control de Proceso). En él se coloca el chip
microprocesador. Normalmente encima de éste se coloca un gran disipador ventilador cuya misión es mantenerlo refrigerado.
• BIOS. Chip que se encarga entre otras funciones de reconocer todo el hardware del
Juego de chips auxiliares que principalmente gestionarán la correcta comunicación entre microprocesador, memoria y periféricos.
• Zócalos de memoria RAM. En ellos se insertarán los chips de memoria RAM en la
que se guardará la información.
• Zócalos para tarjetas de expansión. En ellos se colocan las tarjetas tipo ISA, PCI,
CNR, AGP, PCX, que se encargan de comunicar la placa base con los dispositivos externos (monitor, tarjes de sonido, de red, etc.). Se consideran también conectores de E/S.
• Conectores de E/S: Al igual que las tarjetas de expansión, conectan la placa base
con los periféricos del sistema. Existen diversas marcas, modelos, tamaños y disposiciones; el aspecto de una de estas placas se muestra en la imagen 3.
PUERTOS PS2 Se utilizan para conectar periféricos de entrada como teclados y ratones, aunque hoy día empiezan a utilizarse también los teclados y ratones USB. PUERTOS PARALELO Y SERIE Cada vez menos utilizados, los puertos paralelo (RS-232 DB25, 25 pines) y serie (RS232 DB9, 9 pines) se utilizan para conectar generalmente impresoras y ratones y teclados respectivamente. Hoy día se utilizan los puertos USB para conectar este tipo de dispositivos. PUERTOS MIDI Son conectores hembra tipo jack (como los de la clavija de auriculares de los walkman), generalmente son 3, uno de salida para los altavoces y dos de entrada (una linea de entrada
y otra para el micrófono), aunque en las placas más actuales se pueden configurar los 3 para salida de audio, para reproducir 3 pares de canales de sonido digital 5.1, 6 canales de audio. Normalmente, también se mantiene el obsoleto puerto GamePort MIDI (DB 15, 15 pines), utilizado antiguamente para dispositivos de juego tipo joystick y dispositivos audio como teclados musicales, reemplazados hoy día por USB.
PUERTOS USB Los puertos USB se utilizan en prácticamente todos los periféricos actuales, siendo un estándar hoy día prácticamente insustituible. Las placas actuales suelen incorporar de 6 a 8 puertos USB, la matoria de ellos ubicados en el panel frontal de la placa, junto con los demás onectores de los puertos de comunicaciones (E/S).
PUERTO LAN Las mayoría de las placas actuales llevan incorporado un Puerto LAN (Local Area Network) para conectar el ordenador en una red, o bien directamente a un router que proporcione conexión directa a Internet. El puerto LAN suele ser un conector hembra RJ45.
PUERTO VGA Es el puerto utilizado para conectar el ordenador al monitor. Algunas placas, en especial las utilizadas para ordenadores personales de tamaño reducido, incorporan la tarjeta gráfica y por tanto dicho conector.
PUERTOS PCI Los zócalos para tarjetas de expansión del PC XT eran del modelo denominado ISA ("Industry Standard Architecture") corta o ISA de 8 bits, en el que se podían insertar tarjetas con 62 contactos (31 por cada cara). Posteriormente, en 1984, los modelos AT añadieron 36 nuevas líneas al bus, utilizando el zócalo ISA de 16 bits, que admitía tarjetas con 98 contactos (49 por cara), pero manteniendo un diseño de zócalos que los hacía eléctricamente compatibles con las tarjetas ISA cortas. De estas nuevas líneas, 8 eran de datos (el bus pasaba a ser de 16 bits), cinco nuevas líneas de control de interrupciones, y siete de dirección, puesto que el nuevo ancho de bus permitía direccionar más memoria. Además de la compatibilidad mecánica, se había incluido un ingenioso dispositivo que detectaba si la tarjeta insertada era larga o corta para adecuar el modo de direccionamiento al estilo adecuado. El resultado era que los equipos ISA de 16 bits podían aprovechar las antiguas tarjetas ISA, aunque con un cierto desaprovechamiento de las capacidades de los sistemas AT, una de las cuales era precisamente la capacidad de utilizar 16 bits para direcciones y datos. En 1988 Compaq y otros fabricantes mejoran el ISA de 16 bits, adoptando el que se denomina bus EISA (ISA Extendido), que guardaba compatibilidad hacia atrás con los buses ISA anteriores, y que ha persistido largamente. En 1993 Intel introdujo el bus PCI ("Peripheral Component Interconnect") que proporciona 32 bits. Su versión 2.1 soporta 64 bits y velocidades más rápidas en la frecuencia de reloj del bus. En la actualidad (2001) PCI es el nuevo estándar de facto, y ha sustituido casi completamente a EISA, de forma que empiezan a verse tarjetas que no tienen ningún conector para las antiguas tarjetas EISA.
Hoy día los buses ISA no se utilizan. Todas las placas siguen incorporando buses y ranuras de expansión PCI y desde finales de los 90, buses y ranuras AGP (Advanced Graphics Port) para gráficos, que ya empiezan a reemplazarse por los PCI Express en las placas más modernas.
CHIPSET El chipset es un conjunto de circuitos integrados que se encarga de realizar las funciones que el microprocesador delega en ellos. El conjunto de circuitos integrados auxiliares necesarios por un sistema para realizar una tarea suele ser conocido como chipset, cuya traducción literal del inglés significa "conjunto de chips". La mayoría de los sistemas necesitan más de un circuito integrado auxiliar; sin embargo, el término chipset se suele emplear en la actualidad cuando se habla sobre las placas base de los IBM PCs. El juego de chips auxiliares que conforman el chipset, es un conjunto de circuitos integrados que realizan misiones específicas de apoyo. Por ejemplo organizar el tráfico en esa autopista que es el bus externo. Generalmente están soldados de forma permanente en la placa y forman un conjunto armónico con los procesadores soportados y con las características de la placa (las placas modernas vienen bastante "desnudas", sin procesador, ni memoria, ni dispositivos periféricos, de forma que resultan altamente configurables, pero siempre incluyen este conjunto de chips integrados de apoyo). Las funciones más significativas del chipset son los siguientes: • • • • • Elementos de temporización. Controlador del bus externo. Controladores de acceso directo a memoria DMAC. Controlador programable de interrupciones PIC. Controladores de periféricos.
Debido a la importante carga de trabajo a que está sometido, soporta cada vez mayores temperaturas, por lo que en la mayoría de las placas se comienza a dotar al chipset de un ventilador propio. En aquellas que no hay presente un ventilador, como mínimo se coloca un disipador térmico.
La importancia del chipset es enorme en una placa, ya que gestiona todo intercambio de información entre el procesador y el resto de componentes. Desde hace algún tiempo se ha separado el chipset en 2 chips, uno encargado del transvase entre el microprocesador y la memoria y otro dedicado a los periféricos. • El puente norte se usa como puente de enlace entre dicho procesador y la memoria. El NorthBridge controla las funciones de acceso hacia y entre el microprocesador, la memoria RAM, el puerto gráfico AGP, y las comunicaciones con el SouthBrigde. • El SouthBridge controla los dispositivos asociados como son la controladora de discos IDE, puertos USB, Firewire, SATA, RAID, ranuras PCI, ranura AMR, ranura CNR, puertos infrarrojos, disquetera, LAN y una larga lista de todos los elementos que podamos imaginar integrados en la placa madre. El puente sur es el encargado de comunicar el procesador con el resto de los periféricos).
Chipset Procesador periféricos y Chipset procesador-memoria (Con disipador de calor)
PUERTO AGP Y PCI EXPRESS AGP es un puerto dedicados exclusivamente a la gestión de gráficos. Durante unos 8 años aproximadamente el puerto AGP ha ido evolucionando en versiones AGP 1.0 (2x), 2.0 (4x) y 3.0 (8x). En ésta ranura se coloca la tarjeta gráfica del ordenador, que integra un propio microprocesador dedicado exclusivamente a realizar las operaciones relacionadas con el manejo de gráficos. Hoy día parece que las tarjetas gráficas comienzan a imponerse con el estándar PCI Express. Éste no es otra cosa que una evolución del propio AGP, con un mayor ancho de banda, pero con la salvedad de no mantener la compatibilidad con el mismo por el tipo de zócalo en que se ubica.
SOCKET DEL MICROPROCESADOR Es el zócalo donde se ubica el microprocesador. Dependiendo del fabricante y modelo de microprocesador, los fabricantes de placas se han visto siempre obligados a diseñar diferentes modelos de placas. Podemos citar algunos modelos de zócalos como Socket A (AMD XP, Sempron), Socket 754 (AMD 64 K8), Socket 939 (AMD 64), Socket 478, Socket 775, etc. El número generalmente indica el número de patillas de que dispone el microprocesador. El socket 775 de Intel propone la novedad de no incorporar pines (patillas), sino de minúsculos conectores.
BIOS Básicamente es una memoria en la que se guardan datos fundamentales para el funcionamiento de la placa-base y sus periféricos principales. El funcionamiento de los IBM PCs y compatibles se basa en su existencia, y su importancia justifica que se le asigne un chip especialmente dedicado a contenerla. En los equipos modernos, el chip de la BIOS es fácilmente identificable por una pegatina plateada con un holograma, en la que junto a la palabra BIOS, aparece el nombre del fabricante. Probablemente alguno de los siguientes: AMI; Phoenix; Award; AST; Compaq; Microid; Mylex; IBM; Quadtel; ACER, o ALR (los más conocidos).BIOS es acrónimo de "Basic Input Output System"; literalmente: Sistema básico de Entradas/Salidas. Se refiere a una pieza de software muy específico grabada en una memoria no volátil que está presente en todos los PC's y compatibles.
Normalmente este software viene grabado en un chip de memoria no volátil de solo lectura ROM (Read Only Memory), de ahí el nombre ROM BIOS. Esto garantiza que no se perderá al apagar el Sistema y que no dependerá para su actuación de la existencia o buen funcionamiento de ningún disco, por lo que estará siempre disponible. Esto es importante porque posibilita el arranque inicial del equipo sin necesitar de ningún recurso externo. En la actualidad se utiliza un tipo de memoria no volátil "flash" (Flash BIOS) que puede ser regrabada sin utilizar ningún dispositivo de borrado o grabación especial, lo que permite actualizarla muy cómodamente. Por lo general solo es necesario descargar de Internet la versión adecuada (normalmente del sitio del fabricante de la placa base) y seguir las instrucciones que acompañan al programa. Debido a que el BIOS es usado constantemente en el funcionamiento normal del PC, y que la memoria RAM es de acceso más rápido que la ROM, muchos fabricantes disponen que el contenido de la ROM BIOS sea copiado a memoria RAM como parte del proceso de arranque inicial. Esto se conoce como Shadowing y tiene el efecto de acelerar el rendimiento del sistema. La versión de la BIOS cargada en RAM se denomina shadow BIOS. Las BIOS mas modernas son las denominados PnP BIOS o PnP-aware BIOS, lo que significa que están previstas para manejar el estándar PnP "Plug and Play" de Microsoft, una tecnología que permite a un equipo identificar cualquier dispositivo hardware que se conecte y asignarle los recursos necesarios sin que existan conflictos con el resto. La BIOS de un PC estándar desempeña en realidad cuatro funciones independientes: • Proceso de carga inicial del software. • Programa de inventario y comprobación del hardware. • Inicialización de los dispositivos hardware que lo requieren; carga de cierto software básico, e inicio del Sistema Operativo. • Soporte para ciertos dispositivos hardware del sistema.
PILA DE BIOS En el PC original, el reloj del sistema está montado en un chip, que se conoce como n(no confundir con el reloj programable). La fecha y hora, que había que introducir en la puesta en marcha del sistema, se perdía cada vez que se apagaba el equipo. Durante el funcionamiento, el sistema de fecha y hora era mantenido por una interrupción de alta prioridad. A partir de la introducción del PC AT, se instaló en la placa base el denominado chip del reloj, abreviadamente RTC ("Real Time Clock"). Es un auténtico reloj que suministra la fecha y hora al sistema. Como este reloj debía continuar su funcionamiento incluso estando el equipo desconectado, se le dotó de una pequeña pila o batería.
Aprovechando que este circuito disponía de su propia fuente de energía, se utilizó para añadirle cierta cantidad de memoria CMOS ("Complementary Metal-Oxide Semiconductor") de bajo consumo, la denominada ROM del sistema, que se utiliza para guardar información relativa a la configuración del equipo. Durante el proceso de arranque del PC, podemos observar un momento en el que se nos muestra un mensaje "press 'Supr' to enter setup". En este momento si pulsamos la tecla Supr, procederemos a entrar en el menú de configuración de la BIOS. Se iniciará un programa de configuración grabado en la BIOS conocido generalmente como Set-up. En este menú podemos configurar todos los parámetros relacionados con el arranque del sistema,
reconocimiento de dispositivos hardware, velocidad del procesador, etc. Así podemos decir que la BIOS es configurable.
SLOTS DE MEMORIA RAM En éstos zócalos, denominados Slots de memoria, es donde se colocan los chips de memoria, generalmente soldados en una pequeña placa alargada que posee unos finos contactos en uno de sus bordes. Dependiendo del tipo de memoria, tendremos más o menos contactos. Lógicamente, cada placa puede integrar unos determinados zócalos u otros, no pudiendo mezclar tipos diferentes de memoria, pues pueden funcionar con voltajes distintos y éstos podría causar graves daños en la memoria o placa (aunque la BIOS suele estar preparada para detectar este tipo de anomalías como medida de protección). Haciendo un breve repaso histórico sobre los módulos de memoria podemos citar los módulos SIMM (Single Inline Module Memory) de 30 y 72 contactos (integrados en los PCs 486 y primeros Pentium), cuya cantidad de memoria variaba entre 4, 8, 16, 32 y 64 MB, los DIMM (Double Inline Module Memory) de 168 contactos (de 16,32 y 64 MB), los DIMM SDR (32,64, 128, 256 MB), los DDR, de 168 pines y los actuales DIMM DDR2, de 240 contactos, cuya cantidad de memoria varía de los 128 MB hasta 2GB.
CONECTORES IDE (HD Y CD-ROM) y Floppy Son los conectores en que se colocan las "fajas", "mangueras" o "lenguas" que conectan la placa con los dispositivos IDE (discos duros, lectores y grabadores de CD y DVD). Dichas fajas son cables aislados pegados de forma contigua uno con otro (40 cables), terminados en un conector denominado conector IDE.
En la imagen siguiente mostramos los conectores IDE que hay en la placa. El conector más pequeño se utiliza para el floppy (disquetera), el azul identifica el conector IDE primario (el color indica que es de tipo ATA 100) y el restante el IDE secundario (se utiliza para unidades IDE tipo lector de cd, DVD y grabadoras de los mismos formatos).
CONECTOR ATX Es el conector que hay en la placa donde se inserta el cable procedente de la fuente de alimentación de la caja del PC que transmitirá corriente al ordenador. Podríamos considerarlo como un conector de caja más, ya que la mayoría de las cajas incorporan la fuente de alimentación.
Antiguamente los conectores eran del tipo AT, pero hoy día y desde hace ya bastante tiempo se utiliza el conector tipo ATX, que podemos ver en la imagen adjunta.
Además los conectores se han modificado (actualmente los cables que van a la placa-base utilizan un solo conector Con el y se han añadido nuevas señales, de forma que la fuente puede desconectarse mediante una señal enviada desde la placa base. Esta señal puede ser enviada por el Sistema -desconexión software- o por el usuario desde el teclado. Para evitar una conexión incorrecta, al igual que la gran mayoría de conectores en un PC, este conector dispone de una pestaña en uno de sus laterales, además de poseer las esquinas de uno de los lados de cada cable conector de forma redondeada.
CONECTORES DE CAJA (PWR,RESET,HDD LED,SPK) Son los conectores donde se insertan los cables procedentes de la caja, correspondientes a los leds (luces) de la misma, botón de reset y power y altavoz de la caja. Debemos de tener cuidado al conectar dichos cables a la placa, pues si los conectamos al revés, puede que dichos leds no enciendan o que permanezcan continuamente encendidos. Para una correcta conexión de estos cables, deberemos consultar el manual de la placa base, donde se nos indican los pines donde conectarlos. Éstos generalmente tienen el mismo nombre que el que aparece en el conector del extremo del cable.
BUSES Como hemos visto, un ordenador se divide en módulos independientes, cada uno con sus funciones claramente definidas. Para que todo funcione, además de todos los módulos, debe existir algún sistema para comunicarlos entre si, de forma que operen todos los módulos en armonía. Como se ha visto, todos los módulos están conectados (y comunicados) por líneas de transmisión de datos, que no son más que un conjunto de cables (pistas o hilos conductores) que conectan los distintos módulos. Esos conjuntos de cables se llaman Buses y suelen ser cables para los Periféricos de Entrada/Salida, e hilos conductores en una placa o tarjeta para conectar la Memoria Principal y el resto del Sistema. Existen varios estándares de bus: ISA, EISA, VESA, MCA etc. En realidad esto se refiere a las especificaciones mecánicas de los conectores (zócalos) que se incluyen en la placa-base
para insertar dispositivos tales como placas de video, módems internos, controladores de disco, etc. Hoy día, las placas integran dos principalmente: PCI y AGP.
Ambas premisas se cumplieron y el resultado ha sido uno de los mayores éxitos comerciales de todos los tiempos. En los primeros PCs, el bus de datos era de 8 bits (a pesar que el procesador utilizado, el 8086 era de 16 bits), por lo que se podía transferir 1 byte (8 bits) cada vez, y las direcciones debían ser manejadas en dos partes (esto dió origen a una forma de direccionamiento denominada "Segmentada"). El "ancho" del bus de datos se aumentó posteriormente a 16 bits; en las máquinas actuales es de 32 y 64 bits. Es importante no confundir este bus de la placa-base, denominado también bus externo o FSB ("FrontSide Bus"), con el existente en el interior del procesador para comunicar entre sí sus diversos módulos. Este último se conoce como bus interno o bus del sistema ("System bus"), y ni su "anchura" ni su velocidad (frecuencia) tienen porqué coincidir con las del externo. Hemos visto como en el 8086 es de 16 bits, mientras que el bus externo del PC XT que utilizaba dicho procesador, es solo de 8 bits. En los sistemas actuales una velocidad típica del procesador es del orden de 3000/4000 MHz (3/4 GHz), mientras que el FSB suele trabajar a una fracción de aquella (típicamente 400/533/800 MHz), además la anchura del bus del procesador suele ser de dos a cuatro veces la del bus externo. No obstante, estas velocidades no son otra cosa que múltiplos de la velocidad del bus, desde la inclusión de las memorias DDR, que permitían una lectura en los flancos de subida y de bajada de la señal de reloj del sistema. La auténtica velocidad del Bus externo propiamente dicho, apenas ha crecido en los últimos años, estando en torno a 133-200 MHz y respondiendo las cifras anteriores a estrategias puramente comerciales, pues en muchas ocasiones aún no ha salido un procesador que realmente aproveche las 'supuestas' tremendas velocidades del bus. Este divorcio entre la velocidad del procesador y la que puede aceptar la placa-base (bastante inferior a la del primero), comenzó con la introducción del procesador Intel 486, lo que a su vez condujo a que la caché L1 (caché de nivel 1, integrada en el propio microprocesador) cobrara especial relevancia.
Además de los conductores de datos, existen otros auxiliares, de modo que en esta "autopista" tiene en realidad más carriles. En el PC original, a pesar de ser "solo" de 8 bits, existían en realidad 62 conductores (31 en la cara superior "de componentes" y 31 en la inferior "de soldaduras"). En el argot de los ingenieros de hardware estas líneas se conocen con acrónimos y abreviaturas universalmente admitidas, de las que indicaremos algunas. Principios de funcionamiento de los buses. Para comprender el funcionamiento del bus, y en general del mecanismo de transmisión de la información dentro del ordenador, es preciso hacer tres observaciones previas: - En realidad, el bus externo puede considerarse dividido en cuatro vías para otros tantos servicios distintos: • • • • Bus Bus Bus Bus de de de de datos. alimentación. control. Direcciones.
- Señalar que el bus externo responde al modelo que en tecnología de redes se conoce como "Broadcast" o difusión amplia. En este modo de transmisión, cuando se quiere transmitir alguna información, el dato es puesto en el bus de datos, y la dirección de destino en el bus de direcciones. Ambas señales llegan a todos los dispositivos conectados al bus, pero el dato solo es aceptado por aquel cuya dirección coincide con la señalada por el bus (en realidad un dispositivo puede aceptar una sola dirección o un rango de ellas). - Todos los sistemas de redes (el bus es una red) tienen un sistema de "direcciones" para saber quién, de entre todos los elementos conectados, debe recibir la información (el mensaje recibido puede a su vez ser la orden de enviar una respuesta). En nuestro caso, los intercambios pueden ser entre cualquier par de dispositivos. Por ejemplo, un almacenamiento en disco y una impresora, pero los que involucran memoria RAM son especialmente importantes, ya que antes o después todos los datos pasan por allí (incluso los datos e instrucciones de los programas en ejecución están en RAM). Esto indujo a los diseñadores del PC a disponer que las transferencias de datos entre la memoria y ciertos dispositivos recibieran un tratamiento especial; hasta el punto que dentro del bus existe un subsistema específico para controlar estas transferencias, el denominado acceso directo a memoria (DMA). Lo de "directo" viene a cuento de que en los demás casos, la transferencia de datos entre dos dispositivos A y B requiere la intervención del procesador, mientras que las transferencias DMA lo mantienen al margen. El resultado es que la comunicación entre la memoria y ciertos dispositivos, o entre esta y el procesador, se efectúa de forma un tanto especial, mientras las comunicaciones entre dispositivos, o entre dispositivo y procesador, se realizan mediante un sistema distinto denominado puerto de E/S. - El mecanismo DMA es posible porque el PC permite que el microprocesador, que en último extremo gobierna el sistema, ceda el control del bus ("Bus mastering") a otro dispositivo que asume su control durante determinados periodos. La finalidad es suprimir la intervención del procesador cuando no es estrictamente necesario, lo que simplifica y agiliza el proceso. Para que pueda conocerse el destino de los datos en esta red de elementos intercomunicados que constituyen el bus, cada dispositivo tiene una dirección. Cualquiera que sea su origen, para enviar un dato a un puerto (dispositivo) o a una dirección de memoria, la UCP coloca la dirección de destino en el bus de direcciones, a continuación el remitente sitúa el dato en el bus de datos. Cuando esto sucede, el destinatario se da por aludido y lee el dato.
Es de vital importancia recordar que, para distinguir el tipo de transmisión a realizar por el bus de datos, existe una línea específica en el bus de control, que indica si la dirección colocada en el bus de direcciones se refiere a un "puerto" o a memoria. Bus de alimentación En el IBM PC original, la fuente proporcionaba 65 W. Las fuentes actuales suministran de 300 a 450 W de potencia. El bus de alimentación va del conector ATX al resto de componentes de la placa. Bus de datos Junto con el tipo de procesador soportado, la "anchura" del bus de datos es quizás una de las características distintivas más importantes de una placa-base, pues determina la cantidad de información que puede fluir por ella en cada ciclo de reloj. Bus de direcciones El PC XT podía manejar 1.048.576 direcciones (220), mientras que en el AT esta cantidad asciende a algo más de 134 millones (227). Sin embargo, estos procesadores tenían registros de 16 bits que solo podían albergar 65.536 posiciones (216), muy alejado de los valores anteriores. Para resolver el problema, se utilizan las direcciones segmentadas, compuestas por dos palabras de 16 bits que se componen para formar una dirección de 20 bits. Durante las operaciones E/S de puertos, las direcciones permanecen iguales a cero por lo que solo pueden utilizarse 16 bits para direcciones de puertos.
EL RELOJ DEL SISTEMA Todas las operaciones del ordenador deben hacerse de forma sincronizada. No es posible que cada módulo (la memoria, la UC, la ALU....), actúe a su modo y realice las operaciones cuando quiera, de forma caótica. Para que todo funcione correctamente debe haber un elemento que sincronice las operaciones de forma que por ejemplo cuando la ALU vaya a operar ya tenga los operandos. El elemento encargado de sincronizar todos los elementos y operaciones es el Reloj, el cual es un circuito que emite un pulso a intervalos regulares de tiempo (ciclos), de forma que todas las operaciones se hagan dentro del pulso (ciclo) que les correspondan. A cada ciclo se le suele llamar ciclo máquina y es obvio que cada instrucción se ejecuta en un tiempo igual a un múltiplo de ciclo máquina (o sea, en un número entero de ciclos máquina).
PROCESADOR En los PCs actuales, es el chip más grande que puede encontrarse en la placa-base, denominado genéricamente "Procesador", contiene en una sola unidad lo que anteriormente se denominaba Unidad Central de Proceso UCP (CPU en la literatura inglesa); el coprocesador matemático MCP ("Math coprocessor") y una cierta cantidad de memoria auxiliar (caché) de acceso rápido.
Actualmente se comercializan procesadores con doble núcleo, es decir, dentro del chip se encuentran 2 procesadores que trabajan conjuntamente de forma paralela. Éstos se comercializan bajo el nombre "dual core". Ya están en desarrollo procesadores con núcleo cuádruple (quad core) y óctuple, que compondrán los futuros procesadores.
MEMORIA El término "memoria" se refiere desde luego a cualquier dispositivo capaz de almacenar datos, pero aplicado a un ordenador actual es demasiado ambiguo, ya que existen varias clases. En principio, pueden clasificarse en dos grandes grupos: Internas y externas (también denominadas primarias y secundarias).
Las memorias internas están situadas en el procesador, la placa base, o en tarjetas insertas en zócalos de esta, mientras que la memoria externa está situada en dispositivos que se consideran "Externos" o "Periféricos" al ordenador, tales como disquetes, discos duros, cintas, CDs, DVDs, etc. Algunas de ellas son intercambiables, de forma que la capacidad de almacenamiento puede ser virtualmente ilimitada, aunque con el costo de tener que insertar manualmente la cinta, CD o DVD en la unidad correspondiente. Los SOs utilizan la memoria externa para almacenar ficheros con información, pero los sistemas modernos, tipo Windows o Linux también utilizan la memoria externa en sustitución de la interna; un artificio conocido como memoria virtual. La memoria virtual utiliza un fichero de intercambio ("Swap file") en memoria externa, que almacena la información que no cabe en RAM. Actualmente ha surgido una nueva forma de memoria externa, que seguramente es el sistema del futuro. Nos referimos a Internet como fuente inagotable de almacenamiento de información. El estudio de las memorias externas, aunque muy interesante (apasionante, diría desde el punto de vista tecnológico) y de uso constante, en especial los discos duros, se sale totalmente de los márgenes que hemos impuesto a esta obra.
MEMORIA RAM La memoria RAM es usualmente conocida como Memoria Principal. Está formada por circuitos electrónicos integrados, chips, que son capaces de almacenar valores binarios (cero o uno) en cada elemento o celda de memoria. Cada celda de memoria puede entonces estar en dos estados, a cero (0) o a uno (1).
Estas celdas se reúnen en palabras de memoria que son el menor conjunto de celdas de memoria que se pueden leer o escribir simultáneamente. Una palabra es el conjunto de bits que se leen o escriben en memoria de una vez. Normalmente, la longitud de palabra coincide con un número exacto de bytes. Cada palabra de memoria tiene su dirección de memoria, que es un número que la identifica de forma única, de forma que cuando queremos leer o escribir en la memoria principal debemos decirle en qué dirección o posición queremos hacerlo. Por eso, se suele decir que la memoria principal es una memoria de acceso directo, ya que accedemos de forma directa al dato que necesitemos sin más que dar su dirección. Por tanto, el tiempo de acceso a cualquier palabra de la memoria es independiente de la dirección o posición a la que se accede.
En la figura vemos una representación de la memoria en la que a la izquierda de cada palabra está representada su dirección. En el ejemplo, las palabras son de 1 byte (8 bits) y como tenemos 1024 palabras, tenemos 1024 bytes, o sea 1 Kbyte.
TIPOS DE MEMORIA PRINCIPAL La memoria principal se divide en dos tipos básicos: RAM (Random Access Memory) y ROM (Read Only Memory). Características de la memoria principal. Es la más común de las memorias semiconductoras. Una de sus características principales es que es posible tanto leer datos como escribir rápidamente nuevos datos en ellas. La otra característica distintiva de una RAM es que es un tipo de memoria volátil. Este tipo de memorias debe estar continuamente alimentadas ya que si se interrumpe la alimentación, se pierden los datos. Por tanto estas memorias pueden utilizarse sólo como almacenamiento temporal. Tipos de memoria RAM. Conservan programas y datos mientras están en uso. La RAM representa la memoria principal o memoria de acceso aleatorio, es decir no es secuencial. - RAM Siglas de Random Access Memory, un tipo de memoria a la que se puede acceder de forma aleatoria; esto es, se puede acceder a cualquier byte de la memoria sin pasar por los bytes precedentes. RAM es el tipo más común de memoria en las computadoras y en otros dispositivos, tales como las impresoras. Hay dos tipos básicos de RAM: • • DRAM (Dynamic RAM), RAM dinámica. SRAM (Static RAM), RAM estática
- Los dos tipos difieren en la tecnología que usan para almacenar los datos. La RAM dinámica necesita ser refrescada cientos de veces por segundo, mientras que la RAM estática no necesita ser refrescada tan frecuentemente, lo que la hace más rápida, pero también más cara que la RAM dinámica. Ambos tipos son volátiles, lo que significa que pueden perder su contenido cuando se desconecta la alimentación. En el lenguaje común, el término RAM es sinónimo de memoria principal, la memoria disponible para programas. En contraste, ROM (Read Only Memory) se refiere a la memoria especial generalmente usada para almacenar programas que realizan tareas de arranque de la máquina y de diagnósticos. La mayoría de los computadores personales tienen una pequeña cantidad de ROM (algunos Kbytes). De hecho, ambos tipos de memoria ( ROM y RAM )permiten acceso aleatorio. Sin embargo, para ser precisos, hay que referirse a la memoria RAM como memoria de lectura y escritura, y a la memoria ROM como memoria de solo lectura. Se habla de RAM como memoria volátil, mientras que ROM es memoria no-volátil. - La mayoría de los computadores personales contienen una pequeña cantidad de ROM que almacena programas críticos tales como aquellos que permiten arrancar la máquina (BIOS CMOS). Además, las ROMs son usadas de forma generalizada en calculadoras y dispositivos periféricos tales como impresoras laser, cuyas 'fonts' estan almacenadas en ROMs.
- VRAM Siglas de Vídeo RAM, una memoria de propósito especial usada por los adaptadores de vídeo. A diferencia de la convencional memoria RAM, la VRAM puede ser accedida por dos diferentes dispositivos de forma simultánea. Esto permite que un monitor pueda acceder a la VRAM para las actualizaciones de la pantalla al mismo tiempo que un procesador gráfico suministra nuevos datos. VRAM permite mejores rendimientos gráficos aunque es más cara que la una RAM normal. - SIMM Siglas de Single In line Memory Module, un tipo de encapsulado consistente en una pequeña placa de circuito impreso que almacena chips de memoria, y que se inserta en un zócalo SIMM en la placa madre o en la placa de memoria. Los SIMMs son más fáciles de instalar que los antiguos chips de memoria individuales, y a diferencia de ellos son medidos en bytes en lugar de bits. El primer formato que se hizo popular en los computadores personales tenía 3.5" de largo y usaba un conector de 32 pins. Un formato más largo de 4.25", que usa 72 contactos y puede almacenar hasta 64 megabytes de RAM es actualmente el más frecuente. - DIMM Siglas de Dual In line Memory Module, un tipo de encapsulado, consistente en una pequeña placa de circuito impreso que almacena chips de memoria, que se inserta en un zócalo DIMM en la placa madre y usa generalmente un conector de 168 contactos. - DIP Siglas de Dual In line Package, un tipo de encapsulado consistente en almacenar un chip de memoria en una caja rectangular con dos filas de pines de conexión en cada lado. - RAM Disk. Se refiere a la RAM que ha sido configurada para simular un disco duro. Se puede acceder a los ficheros de un RAM disk de la misma forma en la que se acceden a los de un disco duro. Sin embargo, los RAM disk son aproximadamente miles de veces más rápidos que los discos duros, y son particularmente útiles para aplicaciones que precisan de frecuentes accesos a disco. Dado que están constituidos por RAM normal. los RAM disk pierden su contenido una vez que la computadora es apagada. Para usar los RAM Disk se precisa copiar los ficheros desde un disco duro real al inicio de la sesión y copiarlos de nuevo al disco duro antes de apagar la máquina. Observe que en el caso de fallo de alimentación eléctrica, se perderán los datos que huviera en el RAM disk. El sistema operativo DOS permite convertir la memoria extendida en un RAM Disk por medio del comando VDISK, siglas de Virtual DISK, otro nombre de los RAM Disks. - Memoria Caché ó RAM Caché: Es muy frecuente incorporar un tipo de memoria mucho más rápida que la principal (y más cara) que se denomina memoria caché (del ingles cash). Esta memoria es de tipo estático (SRAM) y se pone en medio de dos dispositivos, uno más rápido y otro más lento que la propia memoria. El dispositivo más rápido accede a la memoria caché en vez de acceder al dispositivo lento, ya que esta pequeña memoria tardará menos tiempo en servirle, y por lo tanto, el proceso será más rápido. Por ejemplo, es normal poner memoria caché entre el procesador (la CPU) y la memoria RAM (ver figura) para que la caché, de menor tamaño que la RAM, actúe de intermediaria. Así, cuando se va a usar un dato de memoria, se pasa de la RAM a caché no solo el dato que se va a usar sino un bloque entero y se trabaja con ese bloque entero más rápidamente, ya que el procesador solo accede a caché, que es más rápida que la memoria principal. Cuando hace falta otro bloque, se graban en la RAM las modificaciones hechas en la caché (si se modificó algo) y de nuevo se pasa el bloque requerido, de la RAM a la caché. Un caché es un sistema especial de almacenamiento de alta velocidad. Puede ser tanto un área reservada de la memoria principal como un dispositivo de almacenamiento de alta velocidad independiente. Hay dos tipos de caché frecuentemente usados en las computadoras personales: memoria caché y caché de disco. Una memoria caché, llamada tambien a veces almacenamiento caché ó RAM caché, es una parte de memoria RAM estática de alta velocidad (SRAM) más que la lenta y barata RAM dinámica (DRAM) usada como memoria principal. La memoria caché es efectiva dado que los
programas acceden una y otra vez a los mismos datos o instrucciones. Guardando esta información en SRAM, la computadora evita acceder a la lenta DRAM. Cuando un dato es encontrado en el caché, se dice que se ha producido un impacto (hit), siendo un caché juzgado por su tasa de impactos (hit rate). Los sistemas de memoria caché usan una tecnología conocida por caché inteligente en el cual el sistema puede reconocer cierto tipo de datos usados frecuentemente. Las estrategias para determinar qué información debe de ser puesta en el caché constituyen uno de los problemas más interesantes en la ciencia de las computadoras. Algunas memorias caché están construidas en la arquitectura de los microprocesadores. Por ejemplo, el procesador Pentium II tiene una caché L2 de 512 Kbytes. El caché de disco trabaja sobre los mismos principios que la memoria caché, pero en lugar de usar SRAM de alta velocidad, usa la convencional memoria principal. Los datos más recientes del disco duro a los que se ha accedido (así como los sectores adyacentes) se almacenan en un buffer de memoria. Cuando el programa necesita acceder a datos del disco, lo primero que comprueba es la caché del disco para ver si los datos ya están ahí. La caché de disco puede mejorar drásticamente el rendimiento de las aplicaciones, dado que acceder a un byte de datos en RAM puede ser miles de veces más rápido que acceder a un byte del disco duro. - SRAM Siglas de Static Random Access Memory, es un tipo de memoria que es más rápida y fiable que la más común DRAM (Dynamic RAM). El término estática viene derivado del hecho que necesita ser refrescada menos veces que la RAM dinámica. Los chips de RAM estática tienen tiempos de acceso del orden de 10 a 30 nanosegundos, mientras que las RAM dinámicas están por encima de 30, y las memorias bipolares y ECL se encuentran por debajo de 10 nanosegundos. - DRAM Siglas de Dynamic RAM, un tipo de memoria de gran capacidad pero que precisa ser constantemente refrescada (re-energizada) o perdería su contenido. Generalmente usa un transistor y un condensador para representar un bit Los condensadores debe de ser energizados cientos de veces por segundo para mantener las cargas. A diferencia de los chips firmware (ROMs, PROMs, etc.) las dos principales variaciones de RAM (dinámica y estática) pierden su contenido cuando se desconectan de la alimentación. Contrasta con la RAM estática. Algunas veces en los anuncios de memorias, la RAM dinámica se indica erróneamente como un tipo de encapsulado; por ejemplo "se venden DRAMs, SIMMs y SIPs", cuando deberia decirse "DIPs, SIMMs y SIPs" los tres tipos de encapsulado típicos para almacenar chips de RAM dinámica. Tambien algunas veces el término RAM (Random Access Memory) es utilizado para referirse a la DRAM y distinguirla de la RAM estática (SRAM) que es más rápida y más estable que la RAM dinámica, pero que requiere más energía y es más cara. - SDRAM Siglas de Synchronous DRAM, DRAM síncrona, un tipo de memoria RAM dinámica que es casi un 20% más rápida que la RAM EDO. SDRAM entrelaza dos o más matrices de memoria interna de tal forma que mientras que se está accediendo a una matriz, la siguiente se está preparando para el acceso. SDRAM-II es tecnología SDRAM más rápida esperada para 1998. También conocido como DDR DRAM o DDR SDRAM (Double Data Rate DRAM o SDRAM), permite leer y escribir datos a dos veces la velocidad bús. - FPM Siglas de Fast Page Mode, memoria en modo paginado, el diseño más común de chips de RAM dinámica. El acceso a los bits de memoria se realiza por medio de coordenadas, fila y columna. Antes del modo paginado, era leído pulsando la fila y la columna de las líneas seleccionadas. Con el modo pagina, la fila se selecciona solo una vez para todas las columnas (bits) dentro de la fila, dando como resultado un rápido acceso. La memoria en modo paginado también es llamada memoria de modo Fast Page o memoria FPM, FPM RAM,
FPM DRAM. El término "fast" fué añadido cuando los más nuevos chips empezaron a correr a 100 nanosegundos e incluso más. - EDO Siglas de Extended Data Output, un tipo de chip de RAM dinámica que mejora el rendimiento del modo de memoria Fast Page alrededor de un 10%. Al ser un subconjunto de Fast Page, puede ser substituida por chips de modo Fast Page. Sin embargo, si el controlador de memoria no está diseñado para los más rápidos chips EDO, el rendimiento será el mismo que en el modo Fast Page. EDO elimina los estados de espera manteniendo activo el buffer de salida hasta que comienza el próximo ciclo. - BEDO (Burst EDO) es un tipo más rápido de EDO que mejora la velocidad usando un contador de dirección para las siguientes direcciones y un estado 'pipeline' que solapa las operaciones. - PB SRAM Siglas de Pipeline Burst SRAM. Se llama 'pipeline' a una categoría de técnicas que proporcionan un proceso simultáneo, o en paralelo dentro de la computadora, y se refiere a las operaciones de solapamiento moviendo datos o instrucciones en una 'tuberia' conceptual con todas las fases del 'pipe' procesando simultáneamente. Por ejemplo, mientras una instrucción se está ejecutándo, la computadora está decodificando la siguiente instrucción. En procesadores vectoriales, pueden procesarse simultáneamente varios pasos de operaciones de coma flotante. La PB SRAM trabaja de esta forma y se mueve en velocidades de entre 4 y 8 nanosegundos.
MEMORIA ROM Las llamadas memorias de sólo lectura contienen un patrón permanente de datos que no pueden alterarse. Aunque es posible leer una ROM, no se pueden escribir nuevos datos en ella. Es un tipo de memoria no volátil, esto es, que no se borra su contenido cuando se corta la alimentación. Sus datos permanecen siempre invariables. Por eso se han llamado también memorias muertas. En este tipo de memoria vienen grabados programas o datos de gran interés para el usuario y sus programas. Por ejemplo, tenemos en ROM el programa para la puesta en marcha del ordenador; cargar el S.O., control del teclado y muchas rutinas básicas para su funcionamiento (de Entrada/Salida, interrupciones...). Quizás lo más importante sea la BIOS (Basic Input Output System, Sistema básico de E/S) que contiene los programas básicos que controlan todas las entradas y salidas de datos del computador. Al encender un ordenador, la CPU empieza ejecutando un programa de arranque (boot) de la ROM, encargado de ver qué periféricos hay conectados, si funcionan, cuánta memoria hay disponible... en fin, hacer un chequeo del hardware. Posteriormente intenta cargar el S.O. desde disco duro. Las memorias ROM son más lentas que las RAM (suelen ser del orden de 200 nsg. (nanosegundos) de tiempo de acceso), esto es, que para leer un dato concreto se tarda más en leerlo de ROM que de RAM.
Tipos de memoria ROM Según la forma de llevar a cabo la escritura por el usuario, podemos distinguir 3 clases de ROM: • PROM (o Memoria de Sólo Lectura Programable):al igual que las ROMs, las PROMs son no volátiles y pueden grabarse sólo una vez, pero el proceso de escritura puede llevarlo a cabo al usuario(con posterioridad a la fabricación del chip). • EPROM (Memoria de Sólo Lectura Programable y Borrable): tienen las mismas características que las PROMs, pero se añade la cualidad de poder modificar múltiples veces su contenido. • EEPROM (Memoria de sólo lectura programable y borrable electrónicamente): su mayor ventaja frente a las otras es que se puede escribir en cualquier momento sin borrar su contenido anterior; sólo se actualiza la parte concreta que se quiere modificar.
PERIFÉRICOS DE ENTRADA Son los aparatos electrónicos y electromecánicos de los que dispone el computador para comunicarse con el ambiente que lo rodea. Se denominan periféricos porque se encuentran en la periferia del C.P.U. Los periféricos de entrada también son conocidos como unidades de entrada, ya que son las unidades por donde se introducen en el computador los datos e instrucciones. En estas unidades se transforman las informaciones de entrada en señales de naturaleza eléctrica. Un mismo computador puede tener distintas unidades de entrada: el teclado, el ratón, escáner, etc. Hoy día están ampliamente implantados los dispositivos de entrada inalámbricos, de manera que no es necesario conectar mediante un cable el teclado o el ratón al ordenador. Las tecnologías más utilizadas para tal fin son wireless y bluetooth.
El teclado Podemos considerar al teclado como el dispositivo de entrada por excelencia, ya que a través de él introducimos la información en el ordenador. Un teclado se compone de un conjunto de teclas agrupadas en diferentes secciones (teclas de función, F1-F12; teclado alfanumérico, teclado numérico en la parte derecha del dispositivo, cursores o 'flechas'). Debemos resaltar que si no conectamos un teclado, la BIOS se negará a arrancar el Sistema Operativo.
El ratón Es un periférico de entrada que se utiliza sobre una superficie plana. Al desplazar el ratón por la mesa, una pequeña flecha se mueve por la pantalla. Al hacer clic sobre un objeto, también "hablamos" con el ordenador. Existen diferentes mecanismos que activan el movimiento de dicha flecha. Originalmente consiste en una pequeña bola que se encuentra en la parte inferior del ratón y rueda al arrastrar éste sobre la superficie lisa.
Otros mecanismos más actuales consisten en incorporar un luz que se refleja en la superficie (ratón óptico) o bien colocar la bolita en la posición del dedo pulgar, mientras el ratón queda fijo en la superficie sin necesidad de ser arrastrado (tipo trackball). Todos estos sistemas se pueden combinar, existiendo así ratones trackball ópticos e inalámbricos.
El escáner óptico Se trata de un dispositivo de entrada que utiliza un haz luminoso para detectar los patrones de luz y oscuridad (o los colores) de la superficie del papel, convirtiendo la imagen en señales digitales que se pueden manipular por medio de un software de tratamiento de imágenes o con reconocimiento óptico de caracteres (OCR, Optical Character Recognizer). Un tipo de escáner utilizado con frecuencia es el conocido como de sobremesa. Éstos suelen ser del tipo flatbed, que significa que el dispositivo de barrido se desplaza a lo largo de un documento fijo. En este tipo de escáneres, como las fotocopiadoras de oficina, los objetos se colocan boca abajo sobre una superficie lisa de cristal y son barridos por un mecanismo que pasa por debajo de ellos. Otro tipo de escáner flatbed utiliza un elemento de barrido instalado en una carcasa fija encima del documento. Otros escáneres funcionan pasando las hojas de papel sobre un dispositivo fijo de barrido, como ocurre en las máquinas de fax convencionales. Algunos escáneres especializados utilizan para el barrido una cámara de vídeo, convirtiendo la imagen de vídeo a señales digitales. Un tipo de escáner que ya apenas se utiliza es el escáner de mano, también llamado hand-held, porque el usuario sujeta el escáner con la mano y lo desplaza sobre el documento. Estos escáneres eran baratos, pero resultaban algo limitados porque no podían leer documentos con una anchura mayor a 12 o 15 centímetros. Actualmente los escáneres más utilizados son los modelos de sobremesa. Un escáner se compone de dos piezas básicas: la primera de ellas es el cabezal de reconocimiento óptico, la segunda es un simple mecanismo de avance por debajo de un cristal que hace las veces de soporte para los objetos que se van a escanear. En principio, el cabezal de reconocimiento óptico realiza un escaneo del objeto en sí, reconociendo un determinado número de puntos por pulgada y a cada uno de estos puntos le asigna un valor en función del número de bits del proceso: 1 bit sería 1 color (negro o blanco), 2 bits serían 4 colores, 8 bits serían 256 colores y así sucesivamente hasta llegar a los los 32 bits (color verdadero). A mayor número de bits mayor capacidad para representar el color con más precisión, pero también aumenta de manera sustancial el tamaño del fichero resultante. La calidad final de un escáner se suele medir por su resolución, que es el número de puntos que es capaz de captar éste, medido general en puntos por pulgada (ppp) o en inglés dotch per inch (dpi). Esta resolución se define como resolución óptica o resolución real, por lo que cuando decimos que un escáner alcanza una resolución de 2400x1200 ppp nos referimos a que en cada línea horizontal de una pulgada de largo (2,54 cm) puede captar 2400 puntos, mientras que en vertical llega hasta los 1200 puntos. La resolución interpolada consiste en superar los límites que impone la resolución óptica mediante la estimación matemática de cuáles podrían ser los valores de los puntos que añadimos por software a la imagen. Por ejemplo, si el escáner capta dos puntos contiguos, uno blanco y otro negro, supondrá que de haber podido captar un punto extra entre ambos sería de algún tono gris. De esta forma podemos llegar a resoluciones altas, de hasta 9.600x9.600 ppp, aunque en realidad no obtenemos más información real que la que proporciona la resolución óptica máxima del aparato.
Por lo general, para escanear una imagen la introducimos boca abajo en el escáner, arrancamos el programa que nos dio el fabricante, el que controla el escáner, elegimos la opción de color, grises o blanco y negro, la resolución a la que queremos la imagen y podemos tocar el contraste, brillo y la gama. Una vez hecho ésto, obtenemos una vista previa de la fotografía para que aparezca en pantalla y seleccionamos la zona de la imagen a escanear y pulsamos el botón Scan. En algunos escáneres hemos elegido anteriormente el programa (generalmente un programa de edición o retoque fotográfico tipo Photoshop, Paint Shop Pro o Corel Draw) donde deseamos que recoja la imagen una vez escaneada, con lo que se abrirá éste con nuestra imagen, ya que la imagen puede ser bastante grande, debido a la resolución que hayamos elegido, o queremos simplemente modificar cualquier otro parámetro. El reconocimiento óptico de caracteres, también llamado OCR (Optical Character Recognizer), es el proceso que analiza los caracteres impresos y determina su forma utilizando patrones de oscuros y claros. Una vez que el escáner o el lector han determinado las formas, éstas se comparan con conjuntos de caracteres definidos para traducirlas a un texto. En algunas ocasiones el reconocimiento óptico de caracteres se realiza con lectores especiales, pero lo más frecuente es utilizar un escáner óptico estándar y un software especializado. El proceso de OCR se inicia con un escaneo en blanco y negro de la página de la cual queremos extraer el texto. El programa que acompaña al escáner se encarga de convertir las imágenes a caracteres siguiendo unos patrones precargados y comparando el resultado con la tabla de caracteres definidos, ofreciendo un resultado bastante aceptable, salvo que el texto sea prácticamente ilegible, pues hoy en día estos programas han avanzado mucho en este sentido, si bien hemos de realizar revisión visual corrigiendo posibles fallos por parte del software, el cual hasta no hace mucho tiempo dejaba bastante que desear. Algunos programas tipo OCR son muy conocidos, como es el caso de Omnipage o FinePrint Reader.
PERIFÉRICOS DE SALIDA Los periféricos de salida son aquellos que permiten mostrar los datos del ordenador, ya sea por pantalla (monitores), papel (impresoras) o bien almacenarlos en algún dispositivo externo (un disco duro, por ejemplo). Así, un monitor, una impresora o un plotter son periféricos, dispositivos o unidades de salida. La mayor parte de estas unidades (un computador suele tener varias de ellas) transforman las señales eléctricas binarias en caracteres escritos o visualizados.
TARJETA DE VÍDEO (GRÁFICA) La tarjeta gráfica es el componente que conecta la placa con el monitor, a través de un conector VGA (Video Graphics Adapter) o DVI (Digital Video Interface). Las tarjetas gráficas se utilizan para mostrar en pantalla los resultados de las operaciones que realiza el procesador. Debido al avance en las tecnologías en 3D y a la necesidad impuesta por el mercado, especialmente en juegos y programas de diseño (como Autocad, por ejemplo) las tarjetas gráficas están contínuamente expuestas a quedarse obsoletas en muy corto espacio de tiempo. Las tarjetas gráficas son auténticos procesadores especializados en operaciones de tratamiento de gráficos 3d, muy susceptibles de sufrir altas temperaturas. Dicho procesador
se conoce como GPU (Graphics Processor Unit). Por ello incorporan mecanismos de disipación o ventilación propios la mayoría de ellas.
También es propio de las tarjetas gráficas tener una memoria dedicada exclusivamente a éste procesador, pues se hace necesario liberar a la memoria principal también de este tipo de uso específico de gráficos. Así las tarjetas gráficas hoy día incorporan memorias de 64, 128, 256 y 512 MB tipo DDR, DDR2 y DDR3. En la imagen anterior podemos observar el conector VGA (azul) y el DVI (blanco) a través de los cuales se conectará la tarjeta gráfica al monitor, y el gran disipador bajo el cual se encuentra el procesador gráfico que incorpora la tarjeta.
Los discos duros se encargan de almacenar la información en el ordenador. Realmente son periféricos de E/S (conocidos como dispositivos de almacenamiento secundario), aunque no es concebible un PC básico sin ellos.
La característica principal es la capacidad. Los primeros discos duros tenían capacicdades de 1MB, y poco a poco fueron creciendo hasta 4, 20 y cientos de MB. Más adelante hubo que adoptar la siguiente medida múltiplo del MB, con lo que se empezó a hablar de discos duros de 1, 4, 10, 20, 40, 60, 80, 120, 160 y 200 GB, conforme se avanzaba en el tiempo, siendo éstos último los más comúnmente montados en PC básicos. Básicamente los hay de dos tipos: los IDE y los SCSI. En los PCs básicos se suelen montar los de tipo IDE, y actualmente en especial los de 7200 rpm e interfaz tipo Serial ATA. Actualmente, los discos duros que se comercializan son los SATA II. Mientras que PATA en UDMA proporciona una velocidad de 100-133Mbps, la especificación SATA proporciona una velocidad de pico de hasta 150Mbps, y SATA II proporciona hasta 300Mbps.
Los discos duros y dispositivos IDE tienen unos pines que permiten jumpearse para configurarlos como maestros o esclavos. En la siguiente imagen vemos estos pines.
FUENTE DE ALIMENTACIÓN La fuente de alimentación transforma la corriente alterna procedente del enchufe en corriente contínua que alimentará al ordenador. Las fuentes de alimentación poseen una serie de conectores que irán a los distintos dispositivos que conforman el ordenador (en concreto, mediante el conector ATX se alimenta la placa y el resto de conectores a los dispositivos IDE y a la disquetera). Las fuentes de alimentación funcionan con una potencia en watios en torno a 300 w o 500 w.
Normalmente se compran junto con la propia caja o torre en que se montará el ordenador, de ahí viene el llamar a las cajas 'tipo ATX', ya que es la fuente la que incorpora el conector ATX.
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