Tarjetas de red

Introducción

Su función es la comunicación con otros ordenadores para realizar la transmisión y recepción de datos entre ellos.

Existen cuatro tipos que son las ArcNet, Token Ring, Ethernet y Wifi. Son diferentes en cuanto a velocidades, conectores, topología y el modo de acceso.

Debe buscarse la homogeneidad para evitar, sobre todo, que algunos equipos ralentizen la red.

Tarjeta ArcNet

Son las más antiguas, y evidentemente, las menos eficientes. Aparecieron al principio de los años 80. Tienen una velocidad de transmisión en torno a los 2 Mbps. Normalmente utilizan topología de bus o de estrella.

El método de transmisión es mediante testigo. El nodo que desea transmitir se adueña del testigo y los transmite por la red, si al nodo que recibe no le pertenece lo pasa al siguiente hasta encontrar el nodo receptor.

El slot usado era el ISA

Tarjeta ArcNet

Tarjetas Token Ring

Utilizan topología en anillo, y fueron desarrolladas por IBM. Permiten tramas de mayor longitud que las ArcNet, y velocidades de transferencia de hasta 16 Mbps.

El modo de transmisión es por turno, debiendo esperar a que le llegue aquel nodo que desea hacerlo. Todos los nodos operan en igualdad de condiciones.

El tipo de slot usado es ISA o PCI.

Tarjeta de red Token Ring

 

Tarjetas Ethernet

Constituyen en estos momentos el estándar por excelencia. No tiene problemas de compatibilidad y se puede transmitir siempre que el medio esté libre, lo que no garantiza que los nodos tengan igualdad de condiciones, evidentemente los nodos mas potentes tendrán unas opciones de transmisión mayores.

La velocidad de trasmisión más frecuente actualmente es de 100 Mbps, pero también tienen velocidades de 10 Mbps, 1 Gbps o incluso 10 Gbps.

Pueden utilizarse en topologías tipo bus, pero lo más normal es verlas en topologías en estrella.

Usan slots ISA, EISA, Micro Channel, PCI o PCI Express.

Tarjeta de red Ethernet

Wifi (Wireless Fidelity)

Usan tecnología  inalámbrica para la transmisión de datos. Hay varios tipos de ellas que han ido evolucionando a lo largo de los años. El estándar 802.11b permite de velocidades de 11/22 Mbps. El 802.11g apareció a principios de los años 2000 con velocidades de 54/100/125 Mbps, y aún es el más extendido. Finalmente apareció el estándar 802.11n en 2007 que permite velocidades de 300 Mbps, pero que va en aumento.

Para conectarnos mediante este protocolo necesitaremos un punto de acceso como puente entre la conexión de cable e inalámbrica, y también una tarjeta de red inalámbrica.

 

Router y punto de acceso TP-LINK

 

 

Tipos de tarjetas de red inalámbrica

• Internas. Conectadas internamente en un slot que puede ser PCI o PCI Express y puede tener una o varias antenas.

Tarjeta de red Wifi slot PCI Express

• Externas. Conectadas mediante USB. Permiten conexión/desconexión en caliente.

Tarjeta de red inalámbrica USB

• PCMCIA. Son usadas en los portátiles o también en los sobremesa mediante adaptadores. 

Tarjeta de red PCMCIA insertada en portátil

Conectores

• RJ45. Sin duda el más utilizado. Usado en tarjetas de red Ethernet.

Conector RJ45

• BNC. Casi no se usa ya. Se usaba en redes ArcNet y antiguas Ethernet.

Cable para conector BNC

• AUI. Para tarjetas Token Ring. Totalmente en desuso.

Conectores AUI, macho y hembra

• FDDI. Usado para cable de fibra óptica. Cada día se usa más debido al auge de este tipo de tecnología. Usado en tarjetas de red Ethernet.

Conector FDDI para fibra óptica

Tarjeta de sonido

 

Introducción

 

Nos permiten música o sonidos con una buena calidad. En un principio no existían más que los speakers internos de los ordenadores. La tarjeta de sonido nos permite escuchar con bastante nitidez música o sonidos mediante altavoces o auriculares.

Existe un modelo estándar dentro de las tarjetas de sonido que es la llamada SoundBlaster. Aunque actualmente existen bastantes tarjetas de sonido en el mercado, todas deben cumplir las especificaciones de la anterior.

Placa base con tarjeta de sonido integrada

Características

 

Tipos de conectores

Pueden ser internos o externos. Los internos van por medio de la placa base, mediante, por ejemplo un cable SATA, permitiendo escuchar los sonidos musicales o de vídeos.

Los conectores externos son los que permiten conectar dispositivos externos como micrófonos, altavoces, aparatos musicales, etc. En la mayoría de los casos vienen integrados en la placa base.

• Jack de 3,5 mm. Son los más usados, y utilizan un código de colores según el cual son usados para una u otra función.

Cables jack de 3,5 mm

• Conector SPDIF. Específicos para recibir señales digitales exteriores. Aunque también son redondos como los de 3,5 mm no se deben confundir y de todas maneras no entra el jack. Suelen ser de color naranja.

Conector SPDIF

• Conector RCA. Son conectores de salida analógica. No son muy frecuentes en los ordenadores. Tiene dos salidas uno por cada canal, derecho e izquierdo, y son de color blanco y rojo.

Cables de interconexión RCA

• Conectores de fibra óptica. Son lo último en tarjetas de sonido. Pueden venir en una tarjeta aparte o bien integrados en placa base. Son digiitales.
 

Conversión de señales

Dado que el ordenador sólo puede procesar datos digitales necesitaremos alguna forma de conversión del sonido, que es una señal continua, para poder reproducirlo. Existen varios métodos:

• Síntesis de sonido FM. Se dispone de un microprocesador que "imita" el sonido basándose en fórmulas trigonométricas.
• Sampling. Reproducción y grabación de sonido digitalizado.
• Wavetable. Son tablas de ondas. Graba los sonidos en la memoria ROM de la tarjeta de sonido

Muestreo

• Muestreo. Velocidad a la cual la tarjeta de sonido toma muestras. Un valor muy típico actualemente son 441, KHz. A mayor aumento de frecuencia de muestreo el sonido será de mayor calidad.
• Tamaño del muestreo. Determina la calidad del sonido. A mayor tamaño mayor calidad. El tamaño normal es de 16 bits. A mayor número de bits se obtendrán mayores posiciones de reproducción.

Conversores DAC, ADC

• DAC. Transformación de los datos digitales a analógicos, que es lo que el usuario escucha.
• ADC. Proceso contrario al anterior. Grabación desde el exterior y paso a formato digital para su almacenamiento

 

Funciones de la tarjeta de sonido

Las funciones de la tarjeta son dos: reproducción y grabación, la primera mediante salida de datos al exterior y la segunda en sentido contrario. Por tanto, pueden permitir:

1. Reproducir unidades externas como CD, DVD, Blu-Ray...
2. Preparar el ordenador para poder leer.
3. Introducir sonidos en eventos de aplicaciones.
4. Creación de música ayudados por otro hardware y software específico.
5. Creación de efectos de sonido en presentaciones y similares.
6. Incorporar sonido a los juegos.
7. Videoconferencia.
8. Permite accesibilidad para discapacitados.
9. etc...

La tarjeta gráfica

Introducción

 

Una tarjeta es una placa con una serie de circuitos que hace posible que el ordenador se comunique con diversos tipos de periféricos, como monitores, red, sonido, vídeo, scaner, etc. Son insertados en los slots de la placa base, en sus diversos tipos, como ISA, EISA, PCI...

Tipos de slots de inserción

• ISA (Industry Standard Architecture). Utiliza un bus de 8 o 16 bits. Aparecieron en los primeros años de la década de los 80. Creado por IBM para sus primeros PC XT. Era utilizado para cualquier tipo de tarjeta, con una tasa de transferencia de unos 8 MB/s.
• VLB (Vesa Local Bus). En principio usado para tarjetas de vídeo, pero pronto se extendió a otro tipo de periféricos, sobre todo de almacenamiento. Tasa de 132 MB/s de transferencia. Totalmente en desuso.
• EISA (Extended ISA). Una extensión del slot ISA, con un bus de direcciones de 32 bits. De todas maneras era compatible con su antecesor, manteniendo la misma velocidad, por lo que no mejoró significativamente su rendimiento.
• PCI (Peripheral Components Interface). Apareció a mediados de los 90, desplazando completamene a sus predecesores. Empleado para todo tipo de tarjetas, con una transferencia de 132 MB/s. Existen versiones de 32 o 64 bits.
• AGP (Accelerated Graphics Port). Usado exclusivamente para tarjetas de vídeo. Pasó por diferentes evoluciones, la última fue la AGP PRO. Tenía un alto rendimiento, pero hoy en día está en desuso.

Slot AGP para gráfica junto a dos PCI

• PCI Express. Son los slots utilizados actualmente. Van desde el 1x al 16x, lo cual quiere decir que tiene 16 ranuras de conexión, permitiendo una tasa de transferencia muy alta. Incorporan una novedad muy importante como es la conexión/desconexión en caliente.

Slots PCI Exprees (para gráfica sólo la 16x)

Tarjetas gráficas

 

Es el elemento encargado de presentar la información en pantalla. Su variedad es muy grande, y dependiendo de para que aplicaciones se use fundamentalmente el ordenador se elegirá una u otra. Si se usa más bien en modo texto, como programas de contabilidad, procesadores de texto, etc, no hace falta una tarjeta gráfica muy potente. Si será necesaria mucha potencia si el uso es básicamente de programas de diseño o videojuegos.

Las primeras de ellas, como las televisiones, sólo presentaban blancos y negros, con alguna variante de grises y sólo permitían texto, como la MDA o la Hércules.

A partir de ahí surgió el EGA, que ya permitía mejor representación gráfica y 16 colores.

Más tarde apareció VGA, que se convirtió en un verdadero estándar, con una resolución de 640 x 480 pixels y 256 colores.

A partir de VGA surgen otros modelos que son mejora de éste, como SVGA de 1024 x 768 pixels y 256 colores, o XGA, con la misma resolución que la anterior pero 65536 colores.

Tarjeta gráfica XGA marca ATI, PCI-e

En los últimos tiempos han surgido otro tipo de tarjetas, que evidentemente, han mejorado la resolución de las anteriores, como SXGA, UXGA o WUXGA, esta última con una resolución de 1900 x 1200 pixels.

La función básica de la tarjeta gráfica es interpretar la información proveniente del microprocesador y presentarla en la pantalla mediante una serie de cálculos.

Características de las tarjetas gráficas

• Chip. Disponen de un chip llamado RAMDAC, que permite transformar las señales digitales a analógicas, en caso de que el monitor sea analógico. También incluyen un chip 3D para liberar al procesador de estos trabajos de texturas, que por otra parte serían imposibles de realizar para él. Existen varios algoritmos para realizar las operaciones 3D, quizás el más famoso y extendido sea el DirectX, que puede estar implementado en la propia tarjeta o se puede implementar mediante software.
• Slots. Utilizan los vistos anteriormente para este tipo de tarjetas, pueden usar ISA, VESA, PCI, AGP o PCIe 16x, siendo esta última la más común en estos momentos.
• Conectores externos. Diversos tipos:
• DB 15. Es el más ampliamente utilizado y prácticamente todas las placas base lo traen integrado. Es también el más usado en las tarjetas gráficas insertadas en slot.
• DVI. Si el monitor utilizado es digital utilizará este tipo de conector. Existen diversos tipos, algunos de ellos integran tanto conectores digitales como analógicos, con lo que pretenden un cambio suave del DB 15 al DVI. Algunos tipos de tarjetas integran ambos sistemas.
• RCA. Tiene un solo conector. Usados para señales de vídeo compuestas. Puede estar construido de diversos materiales.
• HDMI. Posee una gran definición y puede conectar multitud de dispositivos, como Blu-Ray, TDT, otro ordenador, etc.Lleva con un solo cable la señal de vídeo además de 8 canales de audio sin comprimir. Pretende ser el sustituto del euroconector.

Tarjeta gráfica con conectores HDMI, VGA (DB 15) y DVI-I

• Memoria. Las tarjetas gráficas antiguas no disponían de memoria dedicada, lo que suponía que debían tirar de la memoria RAM del equipo para realizar sus operaciones. Esta mala gestión producía un gran descenso en el rendimiento del conjunto, aunque bien es cierto que antes las gráficas no realizaban trabajos de tanta carga como en la actualidad. Estos diferentes tipos de memoria dando lugar de este modo a diferentes tipos de tarjeta gráfica. La memoria utilizada depende del número de colores y de la resolución. Pasamos a detallar algunas de ellas, pues la lista sería interminable:
• Memoria RAM o DRAM. Sólo pueden dedicarse a una tarea.
• Memoria VRAM (Video RAM). Permite transferencia bidireccional al disponer de dos puertos de comunicaciones, pudiendo enviar y recibir información simultánemente.
• Memoria CDRAM. Mezcla de memoria estática y dinámica. Posee caché interior para los datos más usados.
• Memoria SDRAM. Se caracteriza por llevar la misma velocidad que el reloj de la tarjeta.
• Memora 3D RAM. Posee una Unidad Aritmético-Lógica que hace que los cálculos sean mucho más rápidos.
• Memoria RAM extendida. Este tipo de memorias se usa en ordenadores que no tienen tarjeta gráfica, excepto la integrada en placa base. Este tipo de tarjetas son poco potentes y son utilizadas para aplicaciones que no usen muchos gráficos ni muy complejos.
• Resolución. Es el número de pixels que una tarjeta gráfica puede representar en la pantalla, a mayor número mayor resolución. Una resolución muy extendida es la de 1024 x 768 = 786432 pixels. Esta resolución depende de la memoria de vídeo, evidente a mayor memoria mayor resolución. Capacidades típicas actualmente de memoria son ! GB o 1,5 GB.
• Frecuencia de refresco. La pantalla se refresca cada cierto tiempo y existen dos tipos la frecuencia de refresco vertical, que es el número de veces que se refresca la pantalla en un segundo y se mide en Hz, y la frecuencia de refresco entrelazada, que refresca la pantalla en dos pasadas y se halla en desuso. Frecuencias de refresco verticales habituales son 60 o 70 Hz, pero pueden ser mayores.

Tarjetas gráficas SLI (Scalable Link Interface)

Método de procesamiento en paralelo mediante la conexión de dos o más tarjetas gráficas. Estas tarjetas deben ser iguales y soportar esta tecnología SLI. Pueden ponerse juntas desde el montaje o ir ampliando posteriormente. Duplican o triplican la potencia gráfica. 

En su aparición la tarjetas eran conectadas entre sí mediante un cable que permitía su sincronización, permitiendo a la segunda tarjeta (de expansión) acceder a la memoria de vídeo sin pasar por el bus del sistema.

Posteriormente, con el desarrollo de los PCI-e se empezaron a poner tarjetas iguales y su modo de funcionamiento se configura por software.

Existen dos modos de funcionamiento: el SFR, que distribuye el trabajo en partes iguales a cada tarjeta, y el AFR, donde las tarjetas van trabajando según se van llenando las anteriores.

Estas tecnologías fueron desarrolladas por NVida y ATI, los mayores fabricantes de tarjetas a nivel mundial.

En la actualidad ya no es necesario que las tarjetas sean iguales, tan solo es necesario utilizar los drivers adecuados.

Tarjetas gráficas en SLI

Unidades de almacenamiento externas

Introducción

 

Aparte del disco duro, que es la unidad de almacenamiento más extendida y fiable, existen otras llamadas "secundarias" que suelen tener menor capacidad y ofrecen menor fiabilidad y mayor tiempo de acceso, aunque esto no es exactamente así en todos los casos. Iremos desgranando cada tipo uno a uno, alguno como los disquetes ya en desuso, pasando por el CD-ROM, DVD, o pendrive.

Existen pendrives de las más variadas formas

 

Disquetes

 

También llamados discos blandos o flexibles. En realidad fue la primera unidad de almacenamiento usado en los PC's, antes de la aparición de los discos duros. Deben ser insertados dentro de una disquetera que los hace girar, alimentada por la fuente de alimentación, para leer/escribir sobre ellos.

Disquete de 3,5" y 1,44 MB de capacidad

 

Características

• Tamaño y capacidad. El primero que apareció fue el de 8" de diámetro, siguiendo el de 5 1/4" con capacidad de 360 KB o de 1,2 MB, ambos en desuso totalmente. Más tarde apareció el disquete de 3 1/2" con capacidades de 720 KB, 1,44 MB o 2,88 MB.
• Velocidad de transferencia. Velocidad con la que envía datos al bus de datos. Se sitúa la misma en torno a los 1500 Mbits/s.
• Tiempo de acceso. Tiempo que tardan las cabezas lectoras en posicionarse sobre el primer bit. Está en torno a los 0,3 seg.

Funcionamiento de los disquetes

Siempre nos vamos a referir a los disquetes de 3 1/2" que son los que aún tienen algún uso actualmente. 

Al introducir el disquete en la disquetera esta hace mediante un sistema mecánico que se desplaze la lámina de protección y deja el disco al descubierto. Las cabezas lectoras se mueven después hacia el disquete casi pegando con él por ambas caras. En ese momento comienza el giro del disco, producido por un motor eléctrico que se inserta en el centro del disquete. 

El proceso de lectura/escritura comienza cuando los circuitos de la disquetera reciben las pertinentes instrucciones para iniciar el proceso y posicionar el disco y las cabezas lectoras.

Estos disquetes tienen una protección, que es como una ventanita, que permite protegerlos contra escritura. Si la ventana está abierta el disco está protegido contra escritura. 

 

CD-ROM

 

Los primeros que aparecieron sólo podían ser grabados una vez y leídos cuantas veces se quisiera, o hasta que lo permitiera su conservación. Posteriormente aparecieron los CD-ROM grabables y regrabables, aunque para esto se necesita además que la unidad de CD-ROM sea grabadora.

Existen varios tipos de unidades de CD-ROM: lectora de CD-ROM, que solamente permite leer los datos contenidos en el disco; grabadora de CD-ROM, permiten grabar en disco, pero sólo una vez; regrabadora de CD-ROM, que permite grabar el disco cientos de veces, pero este debe ser de tipo RW (Read and Write) para permitir dicha regrabación.

Disco CD-ROM (cara de grabación)

 

Características de la unidad de CD-ROM

• Velocidad de transferencia. Van desde el 1x al 52x, pasando por muchas velocidades intermedias. La x es igual a la velocidad de transferencia básica de los CD de audio y son 150 Kbits/seg. Multiplicando se obtiene la velocidad de transferencia de datos hacia el bus.
• Velocidad de grabación. Dependiendo de si son grabables o regrabables pueden alcanzar velocidades diferentes. Los de una sola grabación llegan a los 48x, siendo la mitad (24x) la velocidad de grabación de las unidades regrabables.
• Tiempo de acceso. Normalmente oscila entre 100 y 300 ms. 
• Otras características. Las unidades de CD-ROM tienen un buffer que se va llenando y permite transmitir datos a mayor velocidad. Normalmente este buffer es de 512 KB. También existen unas unidades llamadas Caddy que son unas cajas en las que se inserta el CD-ROM y luego esta caja se inserta en la unidad, cogen menos suciedad y permiten insertar el disco en forma vertical. Suelen tener una capacidad de 720 MB.

 

DVD

 

Son prácticamente idénticos a los CD-ROM, excepto que la densidad de grabación de los DVD es bastante mayor. 

Existen varios tipos: lectoras de DVD, grabadoras de DVD y regrabadoras de DVD, aunque actualmente prácticamente todas las unidades son regrabadoras.

Las características en cuanto a velocidad de lectura y de escritura varían un poco frente a las del CD-ROM. 

Su capacidad es normalmente de 4,7 GB.

Actualmente se alcanza velocidades de lectura de hasta 20x, siendo la x, la velocidad base de reproducción de un DVD de vídeo y es de 1385 KB/s, por tanto, hay que multiplicar.

La velocidad de grabación puede llegar a los 16x, y a los 8x para regrabación, pues esta última es una operación más compleja.

Tipos de unidades de DVD

• DVD -R/RW. Formato muy extendido, muy usado por marcas como Pionner, TDK, Panasonic... Según estudios realizados este formado es el más apropiado para el vídeo. El disco primero debe ser formateado para grabar en estas unidades. Al final de la grabación hay un cierre del mismo.
• DVD +R/RW. Adoptado por HP, Nec, Sony, o Verbatim entre otras. Este formato está más orientado a la grabación de datos. El disco va siendo formateado según se va grabando. También permite parar la grabación sin pérdida de datos (Lossless Linking).

 

Unidad regrabadora de DVD

 

Blu-Ray

 

También llamado Blu-Ray Disc. Su aspecto interno es idéntico al del CD-ROM o al DVD, pero su capacidad es mucho más alta.

Existen tipos de unidades lectoras, grabadoras y regrabadoras.

Funcionamiento de la unidad de Blu-Ray

Aunque es muy parecido al CD-ROM y DVD existen importantes diferencias.

Por una parte la superficie de grabación es mucho más delgada en Blu-Ray, y la separación entre pistas es de 0,32 micras, menos de la mitad del DVD.

Por otra parte el láser azul alcanza cinco veces más capacidad que el láser rojo, debido a que su tamaño es cinco veces menor.

 

Características del Blu-Ray

• Capacidad. Mucho mayor que en los anteriores. Si tiene una sola capa puede alcanzar los 25 GB, y si es de doble de 50 GB. Actualmente este punto sigue muy en desarrollo y ya se han conseguido por parte de Pioneer capacidades de 500 GB, con Blu-Ray de 20 capas.
• Velocidad de transferencia. En 1x tienen una velocidad de 4,5 MB/s, pudiendo llegar hasta los 12x actualmente.
• Rayaduras y otros. Se aplica un producto llamado Durabis que lo protege contra rayaduras y aumenta su robusted, ya que la capa de lectura es muy fina, de tan solo 0,1 mm, la sexta parte de un DVD.

 

 

Intefaces de las unidades de CD-ROM, DVD y Blu-Ray

 

Las usadas actualmente, ya que antes cada fabricante tenía las suyas son IDE para CD-ROM y DVD, SCSI para algunos CD-ROM, y SATA para DVD y Blu-Ray.

Aunque en estos momentos las más usadas son las SATA aún quedan muchos ordenadores con interfaz IDE.

Unidad de DVD con interfaz SATA

 

Pendrive

 

Memoria USB de tipo flash. Al principio eran muy caros y no tenían una gran capacidad, pero en la actualidad ya los hay de hasta 512 GB.

Pendrive de 512 GB

Internamente está constituido por chips de memoria flash, comunicándose con ordenador mediante un driver que se encarga de dirigir los trabajos. 

Ha pasado por varias etapas, aumentando la velocidad de transferencia y la capacidad, se empezó con la versión 1.0 en 1995, y actualmente se está en la 3.0, aunque la más extendida es la 2.0.

Obtienen la alimentación del propio puerto USB, pues necesitan un voltaje muy bajo para funcionar. 

Existen Pendrive que son grabadores de voz, reproductores de música, radio, pero lo más importante, es que si la BIOS de la placa base lo permite pueden actuar de sistema de arranque en caso de fallo del disco duro.

Pendrive de 16 GB

 

Tarjetas Flash

 

Usadas normalmente en portátiles, cámaras digitales, teléfonos, etc.

Existen muchos tipos de ellas, como SD, XD, miniSD, MSP, y un largo etcétera. 

Son leídas mediante una unidad de lectora de tarjetas que normalmente está en el frontal del ordenador, pero estas unidades también pueden conectarse a través de USB.

Tarjetas flash de diversos tipos

El disco duro

Introducción

 

El disco duro es la unidad de almacenamiento principal en un ordenador. Dado que las memorias RAM son volátiles, necesitamos de un lugar donde almacenar nuestros datos de forma permanente, y aunque existen otras unidades de almacenamiento, el disco duro es la más usual.

Es una unidad de almacenamiento a gran escala, constituyendo el soporte para datos y programas.

Están formados por uno o más discos colocados uno encima de otro y soportados por un eje que pasa por el centro y poseen una gran densidad de grabación, girando rápidamente y dando lugar a un rápido acceso a su contenido.

Componentes físicos del disco duro

 

• Los discos. Permanecen apilados uno encima de otro, recubiertos por una carcasa impermeable. Su material es el aluminio, recubiertos con material magnético. Normalmente en los ordenadores de sobremesa se usan discos de 31/2 pulgadas y de 21/2 en los portátiles.
• Cabezas de lectura/escritura. Cada disco componente del disco duro tiene dos caras, y ambas tienen una cabeza que permite leer o escribir sobre el mismo. Estas cabezas son soportadas por un brazo que pasa entre los discos, conteniendo una cabeza hacia arriba y otra hacia abajo.
• Eje central. Sujeta los discos y permite su giro gracias a un motor central.
• Impulsor de las cabezas. Mueve las cabezas por el radio de los discos. Todas las cabezas se mueven juntas, por lo que la escritura suele hacerse en varios discos a la vez, aumentando la velocidad.

Vista interna del disco duro

Componentes lógicos del disco duro

 

• Pistas. Círculos concéntricos en los que se graba la información.
• Sectores. Arcos de circunferencia imaginarios que parten del centro del disco hacia el exterior, dividiendo a éste en partes. Hoy en día son usuales los de 63, pero pueden ser de más.
• Cilindros. Número de pistas accedidas simultáneamente por las cabezas, es decir, forman un eje perpendicular al disco sobre una pista determinada. Si un disco duro tiene dos discos internos, tendrá acceso a cuatro pistas dentro del mismo cilindro. Haciendo lectura o escritura simultánea en los discos aumenta muchísimo la velocidad.
• Clústeres. Equivalente a 4 u 8 sectores contiguos en los discos. Se toma como medida de referencia en las operaciones de lectura/escritura.

Estructura lógica del disco duro

 

Características del disco duro

• Velocidad de rotación. Velocidad a la que gira el conjunto de platos del disco duro. A más velocidad mayor transferencia, pero también mayor calor se produce, con los consiguientes peligros que ello acarrea. Se mide en rpm, y no suele ser menor de 7200 rpm.
• Tiempo de acceso. Tiempo medio que tarda la cabeza lectora en posicionarse sobre los datos. Suele ser menor a los 10 ms.

t de acceso = t cambio entre cabezas + t búsqueda de pista + t búsqueda sector

• Memoria caché. También llamado buffer. La información de lectura/escritura es previamente almacenada en esta caché antes de pasar al disco duro o a la RAM. Almacenan datos contiguos que serán normalmente los que se vayan a necesitar, permitiendo un acceso más rápido, pero para esto el disco no debe estar fragmentado. Actualmente tienen un tamaño de 8 o 16 MB, y es de gran importancia en la grabación en unidades externas.
• Capacidad. Actualmente se mide en GB, pero también ya hay equipos domésticos que llegan hasta el TeraByte de capacidad. Cada vez se hacen necesarios discos duros de mayor capacidad, debido al incremento del tamaño de los sistemas operativos, navegadores, juegos, etc. Es muy importante hacer análisis y limpiezas periódicas del disco duro para mejorar su rendimiento y capacidad.

 

Interfaces de disco duro

La interfaz permite la comunicación entre el disco duro y el resto del sistema. Es un componente electrónico.
No vamos a tratar aquí viejas interfaces que han quedado en desuso como ST506, MFM, ESDI... Nos centraremos en las existentes actualmente, aunque alguna de ellas también están quedando obsoletas.

• IDE (Integrated Drive Electronics). Creado por Western Digital, con controladora implementada en el disco duro. La comunicación se realiza con un cable de 40 hilos entre la controladora y el bus del sistema, dejando de lado la necesidad de dos cables, uno para control y otro para datos. Fue durante un tiempo el estándar, pero pronto empezaron los problemas en cuanto a tasas de transferencia debido a las nuevas exigencias de los programas. Tenían una tasa de transferencia de 4 MB. 

Disco duro con interfaz IDE de 3.5"

• EIDE. Aumenta la tasa de transferencia hasta los 10 MB, con una capacidad de 8 GB. El número de unidades soportadas pasó de 2 en los anteriores IDE a 4 con esta nueva tecnología. Para esto hubo que modificar las BIOS, pudiendo entonces poner una unidad maestra y una esclava en el mismo IDE. También se puede utilizar ahora para unidades externas como CD/DVD.
• SCSI (Small Computer System Interface). Transcurre de forma paralela a los anteriores, pero usada en entornos profesionales por su mayor rendimiento y fiabilidad. Permite conectar ocho dispositivos, aunque uno de ellos es la controladora. Puede ser utilizado prácticamente parar cualquier tipo de unidad externa. Empleando la norma SCSI pueden conectarse dispositivos a otros tipos de arquitectura como Mac. Poseen una BIOS propia, dedicada, que supera en su ámbito de actuación a la BIOS del sistema. Por contra tienen la desventaja del precio y que son más dificiles de configurar.

Torre de discos SCSI

• SATA (Serial ATA). Son los normalmente utlizados actualmente por los computadores personales. Utilizan un cable de información mucho más delgado que el IDE, y por supuesto que el SCSI. Puede aumentar la longitud del cable que puede llegar hasta los 5 m. en algunos casos sin deterioro de información. Una de las grandes ventajas de este sistema es que se trata de conexiones punto a punto, y no tipo bus, lo que impide interbloqueos entre los dispositivos. Como los cables son individuales para cada dispositivo se consiguen grandes cantidades de transferencia, en torno a los 150 MB/s.

Esquema de cableado disco duro SATA

• SAS. Es el nuevo sustituto de los SCSI, con una mayor velocidad y permitiendo conexión/desconexión en caliente. Presenta una tasa de transferencia de 120 MB/s, girando a unas 10000 rpm, y un tiempo de acceso de unos 3.5 ms. Posee además una caché de 16 MB. No obstante presenta una diferencia grande respecto a SCSI aunque provenga de él, y es que sólo permite conexión de unidades de almacenamiento.

El microprocesador: tipos y evolución

Introducción

 

Es el componente más importante del ordenador. Se trata de un chip compuesto por millones de transistores por los cuales circula toda la información que procesa el ordenador.

Suele tener forma cuadrada o a veces, rectangular. Va insertado en un socket o en los ordenadores más antiguos soldado a la placa base.

Estructura del microprocesador

 

Existen una serie de características que deben ser tenidas en cuenta a la hora de elegir un microprocesador:

• Velocidad en GHz.
• Bits de trabajo, 32 ó 64.
• Ancho de banda del bus de datos.
• Latencia, tiempo de respuesta de la memoria caché.
• Otros, como tipos de memoria soportados, número de núcleos o controlador de memoria.

Microprocesadores de un solo núcleo

Totalmente en desuso. Actualmente se usan microprocesadores multinúcleo. De todas formas muchos de los componentes son iguales en ambos sistemas.

• Unidad de control. Encargado de buscar las instrucciones en la memoria y enviarlas al decodificador.
• Decodificador. Interpreta y ejecuta las instrucciones.
• UAL (Unidad Aritmético-Lógica). Realiza operaciones aritmético-lógicas sencillas, como suma, multiplicación....
• Coprocesador matemático. Realiza operaciones en coma flotante. Fue integrado en la CPU a partir del 486. Anteriormente estaba aparte.
• Caché nivel 1 o L1. Integrada en el núcleo del micro, volátil, trabaja en consonancia de velocidad con éste.Almacena los datos más usados para un rápido acceso a los mismos.
• Caché nivel 2 o L2. No está integrada en el núcleo, cumpliendo las mismas funciones que la anterior, pero es más lenta.
• FSB o bus frontal. Usado para la comunicación externa del microprocesador con el exterior.
• BSB o bus trasero. Comunica el microprocesador con las memorias caché de nivel 1 y 2.
  

  

  Funcionamiento interno de la CPU

 

Microprocesadores multinúcleo

Cada vez se iban construyendo procesadores más rápidos y pequeños, lo que daba a lugar a un sobrecalentamiento,, teniendo que ser enfriados por aire o agua, y una sobrecarga en los mismos, provocando una bajada en el rendimiento.

Gracias al auge del procesamiento de datos en paralelo se logró construir microprocesadores multinúcleo. Suelen ser de dos, cuatro u ocho núcleos, repitiendo la misma estructura.

Debido a este cambio fue necesario incorporar varias partes lógicas para el buen funcionamiento de los mismos:

• Controlador de memoria integrado. Permite un acceso más rápido a la RAM al reducir la latencia.
• Bus de alta velocidad. Bus de E/S para comunicación con el sistema.

Características del microprocesadores

• Velocidad. Característica principal del microprocesador. Es un término muy engañoso, debido a que un procesador con menor velocidad puede resultar más eficiente que otro de mayor.
• Interna. Velocidad interna de funcionamiento del micro.
• Externa o FSB. Velocidad del micro con la placa base. Menor que la anterior. Esta velocidad es multiplicada por un "multiplicador" para obtener la velocidad interna. Por ejemplo, un micro de 3 GHz de velocidad interna puede usar un FSB de 2 MHz y un multiplicador 15x.
• Caché. Es una pequeña memoria muy rápida que poseen los microprocesadores donde se almacenan las últimas instrucciones ejecutadas. La capacidad más usual es de 12 MB. Poseen una caché L1, mucho más rápida por estar más cerca del núcleo y una de L2, más lenta, pero de más capacidad. Algunos microprocesadores de AMD poseen una caché L3, que sigue la misma metodología.
• Número de núcleos. Actualmente se usan de 2, 3, 4, 6 ú 8 núcleos. Son varios procesadores en un solo chip.
• Hyper-Threading. División de la caché en dos, creando un microprocesador virtual.
• Otras. Existen otras características como el consumo, soporte para USB, etc, pero hoy en día éstas tienden a ser estándar.

Evolución de los microprocesadores

 

El primer micro importante fue el 8088 fabricado por Intel para IBM, con unas prestaciones que nos parecerían ridículas en nuestros días, corría el año 1981.

Más tarde aparecieron el 80186 (8 bits), 80286 (16 bits), y el 80386 (32 bits).

El salto a los 32 bits fue importantísimo pues permitía multitarea, algo impensable con los anteriores micros.

En la misma época fueron construyéndose otros microprocesadores, como Motorola, pero su funcionamiento interno era incompatible con los Intel.

Por otra parte si existía compatibilidad entre Intel y Cyrix, pero sobre todo con AMD. Empresa que creó grandes problemas a Intel debido a que sus microprocesadores eran en muchas ocasiones mejores y más rápidos.

Más tarde apareció el 486, que supuso una autentica revolución, pues incorporaba el coprocesador matemático y memoria caché, siendo mucho más rápidas las transacciones.

Finalmente apareció el Pentium, desvinculándose de los anteriores nombres basados en números para evitar las copias de las competencias. Posteriormente aparecieron varios tipos de Pentium, como el II, III y IV. Este último aún es muy usado, pero la tendencia actual es a comercializar los Core.

 

Tipos de microprocesadores

 

La lista de procesadores sería interminable, por lo que intentaré resumir los más importantes, dividiendolos en antiguos, modernos y actuales.

 

Antiguos

Todos los anteriores a Pentium.

• 8086, 8088, 80286. Los dos primeros eran conocidos como XT, y el último como AT. Funcionaban con 8 o 16 bits, con lo que eran muy limitados. Corrían bajo sistema operativo DOS, aunque también podían hacerlo con los primeros Windows, pero de forma muy ineficiente. Tenían una velocidad de 4.77 MHz.
• 80386. Primer procesador de 32 bits. Concretamente el modelo SX fue el primero. Funcionaban internamente a 32 bits, pero externamente a 16, lo que disminuía mucho su rendimiento. Bajo DOS o los primeros Windows, incluso corrían en navegadores a una velocidad razonable.
• 80486. Salieron diversas variantes de este modelo: SX, DX, DX2 y DX4. No deja de ser un un 386 mejorado, incluye coprocesador matemático y caché de 8 Kb.

Intel 40486 DX (vista posterior)

Modernos

Ya no se fabrican, pero siguen estando instalados en muchos ordenadores.

• Pentium. Fueron más que un nuevo procesador, una prueba. Se calentaban mucho y presentaban fallos en el coprocesador. Llegaron a sacar chips de hasta 200 MHz, internamente a 66 x2.5. Salieron gran cantidad de velocidades, dando lugar a un gran desorden que no mejoraba mucho el rendimiento.
• AMD. Los AMD que compitieron con los primeros Pentium fueron los K5. De este salieron varios modelos a diferentes velocidades, pero su coprocesador matemático era mucho peor que el de Intel, eso sí también más barato.
• Pentium MMX. Fue un gran avance sobre todo en lo que se refiere a tiempo de ejecución. Introdujo nuevos tipos de datos encargados de realizar trabajos cíclicos, disminuyendo así el tiempo en las operaciones. Aparecieron procesadores a 166, 200 y 233 MHz.
• Pentium II. Es un tipo diferente de microprocesador, presentando varios aspectos nuevos como la conexión a la placa base que ahora es en Slot 1, caché secundaria interna, puede usar MMX o arquitectura de buses independientes.

Intel Pentium II en Slot 1

• AMD K6 y K6-3D. Usan las instrucciones MMX, pero la caché de nivel 2 se saca a la placa base. Su rendimiento era parecido al Pentium II, pero el segundo modelo añade capacidades 3D lo que lo hace mejor que éste para los juegos.

AMD K6-2

• AMD K6-III. Considerable aumento del rendimiento debido a que incorporaba una caché de tres niveles (TriLevel). Podía usar una caché de hasta 2368 KB, cuatro veces un Pentium. Tenía un FSB de 100 MHz hacia caché L3, lo que le daba gran flexibilidad.
• Celeron A. Su caché L2 trabajaba a la misma velocidad interna del micro, lo que le daba un buen rendimiento. Usaba Socket 370.
• Pentium III. Aumento del rendimiento del Pentium II en procesos multimedia y científicos. En principio se presentaron en formato Slot 1, como los anteriores, pero con la aparición del "Coppermine" se pasó a Socket 370, alcanzando velocidades de reloj de hasta 1 GHz.
• AMD Athlon (K7). Fue una autentica revolución, con una nueva arquitectura que realizaba operaciones en coma flotante mediante "pipeline", dividiendo las instrucciones en fases independientes. Pudiendo estar corriendo varias instrucciones a la vez, aunque en diferentes fases. Tenía 128 KB de nivel 1, y la caché de nivel 2 podía ser cambiada, alcanzando hasta 8 MB, y suponía un tercio, un medio o igual a la velocidad interna del micro. Alcanzaba velocidades del bus de hasta 266 MHz. Usaba Slot A, parecido al Slot 1 de Intel, pero incompatible. Con la aparición del "K7 Thunderbird se pasa a Socket A, parecido al Socket 370 de Intel.
• Pentium 4. Primer micro con arquitectura NetBurst, abandonando la anterior P6. Tiene en torno a 40 millones de transistores, con más patillas que sus predecesores. Muy orientado hacia multimedia con nuevas instrucciones SSE 2, con operandos de 128 bits, dando lugar a un gran rendimiento. La tecnología "pipeline" pasa a ser de 20 capas. Podía comunicarse con la placa base a unos 3 Gbits/seg. El zócalo es nuevo, se trata del Socket 478. La cache L1 es de 8 Kb, bastante pequeña, y la L2 es de 256 Kb.A pesar de su gran rendimiento resultaba más lento que el Pentium III o el AMD Athlon a misma frecuencia de reloj. Poco después aparece un nuevo core de este procesador, aumentando la caché L2 hasta 512 Kb y el número de instrucciones hasta los 55 millones. Su velocidad era a partir de 2 GHz.
• AMD Athlon XP. Nombre polémico debido a la similitud con el sistema operativo Windows. Ofrecen un mejor rendimiento que los Intel a la misma velocidad, empezando a poner nombres que no gustaron nada a Intel, pues hace entrever un mejor rendimiento que estos. Se calentaba mucho menos que su predecesor, el Thunderbird, consumiendo también menos energía. Empieza a usar hardware Prefech, que intenta deducir cuales serán las próximas operaciones a realizar, cargándolas en caché evitando esperas y optimizando el rendimiento.
• Pentium Xeon. Son modificaciones de otros modelos para trabajar en servidores, con soporte multiprocesador. Pueden conectarse hasta 8 microprocesadores dependiendo de la placa base. Las diferencias con los II, III y 4 son básicamente cambios en la memoria caché y algunos cambios en la placa base.
• Pentium Itanium. Utilizado para servidores y estaciones de trabajo, teniendo una base muy fiable y una respuesta rápida. Fue el primer procesador de 64 bits. Tenía gran capacidad para hacer cálculos en masa y ejecución de gran cantidad de instrucciones de forma concurrente, ofreciendo una gran capacidad de respuesta a los clientes.
• Pentium Itanium 2. Fabricado conjuntamente con HP, usado para servidores y estaciones que realizan un gran procesamiento. Introduce una nueva tecnología en cuanto a paralelismo, la EPIC (Explicitly Pararell Instruction Computing). Esta tecnología trata de predecir los códigos que se están usando para limitar operaciones y cálculos. También usa la especulación, mientras está en espera, sobre futuras instrucciones y datos. Maneja registros de 128 bits, manejando así gran cantidad de operaciones. Las cachés de nivel 1 y 2 van en el micro, e incorpora una de nivel 3 fuera de él como máximo de 6 Mb. Puede trabajar tanto a 32 como a 64 bits, lo que le dan un direccionamiento de memoria de 2⁶⁴ direcciones de RAM. 

Intel Pentium Itanium 2 para servidores

 

Actuales

Algunos de los citados a continuación ya no se comercializan, pero siguen teniendo un uso masivo en los ordenadores actuales.

• Pentium D. Relativamente nuevo, apareció en 2005. Se trata de dos procesadores Pentium 4 encapsulados juntos, aunque incluyen algunas mejoras respecto al 4. Fue el primer microprocesador de dos núcleos comercializado. Existen varios tipos de estos micros, con velocidades oscilantes entre los 2.6 y los 3.2 GHz, y normalmente todos tienen una FSB de 800 MHz. Permiten trabajar con datos de 64 bits. Poseen una caché L2 de 1 MB por núcleo.

Pentium D a 3 GHz

• Intel Core Duo. También posee dos núcleos, y está muy orientado a multitarea, mostrándose muy potente en aplicaciones multimedia corriendo simultáneamente. Usado por Apple en los Macintosh.
• Intel Core 2 Duo. Sucesor natural de los anteriores. Era ya mucho más potente que los Pentium 4 y con mucho menor consumo. Contiene dos núcleos. Puede realizar pipeline de 14 etapas y se convirtió en la competencia directa de los AMD, que en ese momento eran los más potentes.

Intel Core 2 Duo

• AMD Athlon 64 x2. Procesador de 64 bits con dos núcleos. Con soporte para memoria DDR2. Incluye nuevas tecnologías y menor consumo de energía. Cuenta con caché independiente para cada núcleo. Fue la contrapartida a los Intel Core Duo.

AMD Athlon 64 x2

• Intel Core 2 Quad. Trabaja con 64 bits y está formado por cuatro núcleos. Casi el doble de rápido que el Core 2 Duo, es utilizado en portátiles.
• AMD Quad Core (K10). Comercializado en 2007, primer microprocesador de AMD con cuatro núcleos. Salieron varias versiones del mismo, unos para sobremesa y otros para servidores. En sus diversas variantes van desde los mononúcleo hasta los 4 núcleos. Quizás el más potente sea el denominado "Barcelona", usado para servidores con Socket AM2. Todas las versiones han mejorado las cachés, pasando a 512 KB en nivel 1, y a 4 MB en nivel 2.
• Intel Core iX. Totalmente nuevos en Intel. Pueden ser i3, i5, i7 o i9. Evidentemente a mayor número existe una mejora en el rendimiento. Quizás el que se haya hecho más popular sea el i7, debido a un gran impulso del mismo por parte de Intel. Incluye una caché L3 de 8 MB, con velocidad de 2.66 GHz y uso de Socket 1366. Ya no trabaja con FSB, por lo que la velocidad ahora pasa a medirse en GigaTransferencias/seg (GT/s). Estos procesadores trabajan en torno a las 4.8 GT/s.

Intel Core i7