EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS COMPUTACIONALES1. BREVE HISTORIA

1200s—Dispositivos de Cálculo Manual

Los dispositivos de cálculo manual requerían el uso de las manos para mover componentes del dispositivo.

El primer dispositivo de cálculo, el ábaco, fue usado en China. Este involucraba el movimiento manual de cuentas para hacer cálculos. A continuación se muestra la foto de un ábaco.

Figura 1 ?baco

1600s—Calculadoras Mecánicas

Las calculadoras mecánicas usaban ruedas, engranes y cuentas.

1642: Blaise Pascal inventó la Pascalina, que es una calculadora mecánica. La máquina usaba algunos principios del ábaco, pero usaba ruedas para mover las cuentas.

1800s—Tarjetas Perforadas

Las tarjetas perforadas usaban agujeros que seguían un patrón específico para representar las instrucciones proporcionadas a una máquina o a los datos almacenados. La idea de almacenar datos e instrucciones de programas en tarjetas perforadas vino del telar de Jacquard. Este usaba tarjetas con patrones de agujeros perforados para producir cantidades masivas de telas tejidas en una variedad de patrones. Cada tarjeta perforada representa un patrón y la tarjeta perforada puede ser alimentada a través del telar de Jacquard para producir telas tejidas del mismo patrón de manera repetida. De manera similar, instrucciones diferentes de un programa pueden ser almacenadas en tarjetas perforadas separadas, que pueden ser alimentadas en la máquina de cómputo repetidas veces. Usando tarjetas perforadas, se pueden almacenar instrucciones de programas y datos.

1834: Charles Babbage diseñó un nuevo dispositivo de cálculo de propósito general, el Motor Analítico, el cual es el ancestro de las computadoras modernas. Este incluía los componentes esenciales de las computadoras de hoy en día, es decir, la entrada, procesamiento, almacenamiento y salida de datos.

La asistente de Babbage, Augusta Ada King, Condesa de Lovelace e hija del poeta Inglés Lord Byron, creó las rutinas de instrucción almacenadas en las tarjetas perforadas para decirle a la máquina qué debía hacer. Las rutinas de instrucciones usadas por la computadora son conocidas como "programas computacionales". Ella es por lo tanto, la primera mujer programadora de computadoras, y en su honor, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos nombró al lenguaje de programación ADA.

A continuación se muestra una imagen de un motor analítico.

Figura 2 Motor analítico

1890: Herman Hollerith diseñó una dispositivo electrónico de tabulación de tarjetas perforadas que permitió al Buró de Censo de los Estados Unidos tabular el censo de 1890 en seis meses, lo que de otra forma les hubiera tomado más de siete años. La máquina de Hollerith usaba tarjetas perforadas para almacenar datos, en lugar de rutinas de instrucciones.

1896: Hollerith pensó que el mundo de negocios se podía beneficiar con el dispositivo electrónico de tabulación de tarjetas perforadas, y fundó la Compañía de Máquinas de Tabulación (Tabulating Machine Company), que después se convirtió en la compañía denominada Máquinas Internacionales de Negocios (International Business Machines), mejor conocida como IBM, en 1924.

1940s—Tubos de Vacío

Los tubos de vacío son usados para controlar el flujo de electrones. Debido a que los tubos de vacío responden más rápido que los componentes mecánicos, fue posible hacer cálculos más rápidos. Pero, los tubos consumían mucho poder, y se quemaban rápidamente.

A continuación se muestra una foto de unos tubos de vacío.

Figura 3Tubos de vacío

1945: El primer prototipo de computadora que usó tubos de vacío, fue ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer, por sus siglas en inglés). Fue diseñado para calcular las tablas de trayectoria para la Armada de los Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial, pero no fue terminado, sino hasta tres meses después de la guerra.

La máquina tenía 100 pies de largo y 10 pies de alto y pesaba 30 toneladas. Tenía arriba de 18,000 tubos de vacío. Pero en el primer año, un total de 19,000 tubos se quemaron y fueron reemplazados. La ENIAC podía desarrollar 5,000 sumas por segundo, pero su operación tenía que ser programada manualmente conectando cables y colocando 6,000 interruptores.

La primera computadora comercializada exitosamente, llamada UNIVAC, fue desarrollada por la Corporación de Computadoras Eckert-Mauchly (después adquirida por Remington Rand). La máquina tenía 14.5 pies de largo, 7.5 pies de alto, y 9 pies de ancho. Podía leer 7,200 caracteres por segundo. Tenía un precio de $930,000 dólares. Otro desarrollo importante, fue la invención del compilador, por Admiral Grace Hopper quien estaba trabajando en Eckert-Mauchly en ese tiempo. Un compilador permite que las instrucciones de un programa sean escritas en inglés y luego traducidas a un lenguaje que la máquina puede entender. Esta invención hizo la tarea de programación más fácil y rápida.

1950s—Transistores

Los transistores desarrollaban funciones similares a los tubos de vacío, pero eran más pequeños, económicos y confiables. Además, consumían menos poder. La capacidad de los transistores de reemplazar a los tubos de vacío fue demostrada por vez primera por los Laboratorios Bell de AT&T. Las computadoras basadas en transistores podían desarrollar entre 200,000 y 250,000 cálculos por segundo.

Los transistores también son usados en otros dispositivos eléctricos como el radio. A continuación se muestra la foto de un radio y unos transistores.

Figura 4 Transistores

1960s—Circuitos Integrados

Un circuito integrado, también llamado "microchip" o "chip" es una lámina delgada de silicón empacada con elementos de circuitos microscópicos, como cables, transistores, capacitores, y resistores. Fue desarrollado en 1958 por Jack Kilby en Texas Instruments y de manera independiente por Robert Noyce en Fairchild Semiconductor. Los circuitos integrados permitieron que el equivalente a miles de tubos de vacío o transistores se empacaran en un sólo chip miniatura, del tamaño de la uña de tu dedo, reduciendo el

espacio físico, peso, y requerimientos de poder para dispositivos como las computadoras. Las computadoras se volvieron más pequeñas, conforme más componentes pudieron acomodarse en el chip. Puedes encontrar más información sobre el IC chip en el Instituto Smithsonian de Jerome y Dorothy Lemelson, Centro para el Estudio de Inventos e Innovaciones.

1970s a la Actualidad—Microprocesador

El microprocesador combina varios componentes de una computadora en un microchip. Antes de que se desarrollara el microprocesador, cada circuito integrado tenía que ser producido para un propósito particular, pero ahora, un microprocesador puede ser producido y luego programado para varios propósitos, para diferentes necesidades. A continuación se muestra la foto de un microprocesador. Observa que millones de cables están colocados en un área del tamaño de la uña de tu dedo.

Figura 6 Chip de un microprocesador

El primer microprocesador de propósito general fue el Intel 4004. Este fue desarrollado en 1971 por Ted Hoff. El Intel 4004 permitió que los sistemas computacionales basados en microprocesadores fueran más rápidos, pequeños y menos caros que antes.

  Año de Introducción

Transistores

4004 1971 2,2508008 1972 2,5008080 1974 5,0008086 1978 29,000286 1982 120,000procesador 386TM 1985 275,000procesador486TM

DX 1989 1,180,000procesador Pentium® 1993 3,100,000procesador Pentium II 1997 7,500,000procesador Pentium III 1999 24,000,000procesador Pentium 4 2000 42,000,000procesador Itanium 2 2002 220,000,00

0

Tabla 1Número de transistores usados en procesadores Intel a través de los años

2. BITS Y BYTES

Una pieza de dato, como una letra del alfabeto, puede representarse usando una secuencia de dígitos binarios - 0's y 1's. Existen muchos tipos de códigos usados para representar datos de caracteres. Por ejemplo, al usar el código ASCII extendido (Código Estándar de América para el Intercambio de Información - America Standard Code for Information Interchange-), la letra "a" del alfabeto, puede representarse usando una serie de ocho dígitos binarios, "01100001." Cada dígito binario es llamado un bit. Y, ocho bits forman un byte. El código ASCII extendido usa ocho bits (o un byte) para representar la entrada de caracteres. A continuación se muestran representaciones binarias de caracteres en el código ASCII extendido.

Todos los datos, incluyendo datos de audio, datos visuales e instrucciones de programas, pueden ser representados y almacenados usando una secuencia de dígitos binarios, o una secuencia de bytes. Recuerda que un archivo es un conjunto de datos. En algunos archivos, los bits de datos directamente codifican letras, números y símbolos de puntuación que forman las palabras y enunciados. En otros archivos como un archivo de imagen, los bits de datos requieren ser calculados para transformarlos en imágenes que podamos interpretar.

A continuación se muestra una tabla que ilustra la capacidad de memoria a través de los años, desde los 70's, con su abreviación y prefijo asociado.

Década 1970s 1980s 1990s 2000s

Orden de magnitud en capacidad de memoria Miles Millones Billone

sTrillones

Prefijo Kilo (103)

Mega (106)

Giga (109)

Tera (1012)

Abreviación K M G T

En términos de almacenamiento, mientras más capacidad de memoria exista, mejor. Esto quiere decir que se puede almacenar más información ya sean datos o programas. La tendencia en cuanto a capacidad de memoria es a ser cada vez más grande. Al mismo tiempo, la tecnología física de almacenamiento de memoria se ha hecho cada vez más pequeña, ligera y rápida, por casi el mismo precio. Aprenderás más sobre tecnologías de almacenamiento y memoria en la siguiente unidad de este curso.

SISTEMAS DE HARDWARE1. PROCESADOR Y MEMORIA

El procesador y la memoria son los componentes esenciales que permiten que una computadora pueda procesar comandos. El procesador ejecuta las instrucciones dadas a la computadora. Estas instrucciones se encuentran almacenadas en la memoria de la computadora. En esta sección, aprenderás cómo ejecuta instrucciones el procesador y los diferentes tipos de memoria con los que cuenta la computadora.

Procesador

Al procesador de una computadora comúnmente se le conoce como microprocesador, debido a su tamaño, que es aproximadamente del tamaño de la uña de tu dedo.

Figura 1 Chip de un microprocesador

Un microprocesador procesa todas las instrucciones dadas a la computadora (por ejemplo, sumar dos números, ejecutar las instrucciones de un programa, o imprimir documentos). Físicamente, el microprocesador es un chip conocido como un circuito integrado (IC). Cada chip está fabricado de silicón y contiene millones de transistores empacados en el chip.

El Procesador M Intel Pentium, introducido el 12 de Marzo de 2003, tiene 77 millones de transistores, y el ancho del cable más pequeño del chip es de 0.13 micrones, o 0.00000013 metros. Como referencia, 0.13 micrones es aproximadamente 1/800 del ancho de un cabello humano.

Al microprocesador se le conoce también como la Unidad Central de Procesamiento (CPU, por sus siglas en inglés). El trabajo de un microprocesador es ejecutar una serie de instrucciones de la máquina. Estas instrucciones son procedimientos para realizar una tarea, escrita en un formato que la computadora puede entender.

Ejecución de Instrucciones con el CPU

Las instrucciones se almacenan en la memoria RAM de la computadora (Memoria de Acceso Aleatorio, conocida en inglés como Random Access Memory), la cual será cubierta en la sección 2.1.2 Tipos de Memoria.

Existen dos componentes principales en el CPU. Uno es la unidad de control, que accede instrucciones almacenadas en la RAM, interpreta su significado, y luego las dirige al lugar apropiado. La otra es la Unidad Aritmética/Lógica (ALU) que desarrolla operaciones aritméticas (por ejemplo, suma, resta, multiplicación y división) y lógicas (por ejemplo, mayor que, menor que, igual que) requeridas para procesar las instrucciones.

Al ejecutar una instrucción, el CPU desarrolla cuatro pasos, que son llamados el ciclo de instrucción (fetch-execute-cycle). A continuación se muestran los cuatro pasos:

1. Extraer - La unidad de control obtiene la instrucción de la memoria.

2. Interpretar- La unidad de control decodifica el significado de la instrucción y mueve los datos necesarios de la memoria a la ALU.

3. Ejecutar- La unidad de control solicita a la ALU que desarrolle las operaciones aritméticas y lógicas necesarias.

4. Almacenar- El resultado del cálculo se guarda en la memoria.

El siguiente diagrama ilustra los pasos realizados por el CPU para ejecutar una instrucción que suma dos números. La instrucción es: Permite que R = X + Y.

Figura 2 Ciclo de Instrucción

Otro componente del microprocesador es la caché, una memoria especial de alta-velocidad que almacena los datos usados más recientemente, para acelerar el proceso de ejecución de instrucciones. La caché puede acelerar la recuperación de datos porque los datos usados más recientemente podrían sean usados de nuevo por la computadora.

La memoria caché de Nivel 1 (L1) o memoria caché principal se localiza en el CPU para proporcionarle el acceso más rápido a los datos. También existe una caché más lenta, la memoria caché de Nivel 2 (L2) o caché secundaria, localizada entre la RAM y el CPU (algunas veces en el CPU). Si los datos no pueden ser encontrados en alguna de las dos cachés, serán recuperados de la RAM. En relación a la distancia entre el CPU y las áreas de almacenamiento de los datos e instrucciones, los datos se recuperan más rápido de la caché L1, luego de la caché L2, y luego de la RAM.

La siguiente figura muestra cómo las partes de un microprocesador encajan dentro de los otros componentes de una computadora.

Figura 3 Vista de un microprocesador

Desempeño: Factores y Medidas

La tasa a la cual se procesan las instrucciones es controlada por un reloj interno, también conocido como el reloj del sistema. El reloj interno envía pulsos a una tasa fija para sincronizar todas las operaciones de la computadora. La unidad de medida para los ciclos por segundo es el hertz (Hz). Un Hz significa un ciclo por segundo, un kHz (kilohertz) significa mil ciclos por segundo, y un MHz, significa un millón de ciclos por segundo. Los ciclos del reloj de la computadora están muy relacionados con la ejecución de instrucciones. Por lo tanto, una máquina Pentium 4 a 3 GHz puede ejecutar más instrucciones por segundo que una máquina Pentium 4 a 2 GHz. Mientras más grande sea el número de hertz, más rápida será la velocidad de ejecución.

Debido a que los procesadores se han vuelto más rápidos y se ha incrementado la capacidad de almacenamiento, se ha vuelto factible desarrollar más tareas que antes. Por ejemplo, actualmente se puede realizar una revisión de ortografía casi instantánea cuando el usuario teclea una palabra, mientras que hace varios años esto no era práctico. Debido a los recursos limitados de procesamiento, los viejos procesadores no tenían la capacidad de verificar la ortografía mientras un usuario tecleaba.

Un ciclo de instrucción no necesariamente corresponde a la ejecución de un número fijo de instrucciones. En algunas ocasiones se necesitan dos ciclos o más para ejecutar una instrucción. Las computadoras actuales algunas veces ejecutan varias instrucciones en un solo ciclo. El número de instrucciones completadas es independiente del número de ciclos usados. Algunas veces las comparaciones entre computadoras se hacen basándose en el número de instrucciones por segundo (IPS) en lugar del tiempo de ciclo; ésta medida depende tanto del número de ciclos por segundo como de la mezcla de instrucciones. Una computadora que es rápida para hacer cálculos financieros puede ser más lenta para llevar a cabo aplicaciones gráficas debido a que la mezcla de instrucciones es diferente.

Las instrucciones pueden ser muy diferentes. Algunas instrucciones complejas requieren muchos ciclos y se toman comparativamente más tiempo en ser ejecutadas. Otras instrucciones pueden ser muy sencillas y ejecutarse en poco tiempo. Por ejemplo, una operación de división se toma más tiempo que una operación de suma. Aunque el método de IPS no es el mejor método para comparar, puede ser útil cuando se comparan chips similares.

Otra medida del desempeño de una computadora es su ancho de banda, que es el volumen de datos que pueden ser transmitidos en un tiempo fijo entre los componentes de un sistema computacional (como la velocidad de transferencia del disco a la tarjeta principal) o a través de conexiones a otras computadoras. El ancho de banda se expresa en bits por segundo (bps), o algunas veces bytes por segundo (Bps) (recuerda que 8 bits equivalen a 1 byte).

De cualquier forma, cuando se trata de máquinas diferentes, éstas deben compararse ejecutando un grupo estándar de instrucciones, con tiempos de ejecución cuidadosamente medidos y registrados. Esta es una forma más cuidadosa de medir el desempeño de una máquina, y es conocida como benchmarking– comparar sistemas o componentes diferentes a través de un conjunto estandarizado de instrucciones o serie de tareas. El benchmarking puede probar cualquier cosa, desde el procesador hasta la ejecución de aplicaciones de oficina. La comparación se mide por el tiempo que toma ejecutar estas instrucciones. Por ejemplo, Intel realiza un benchmarking con sus procesadores Pentium III basándose en el desempeño del procesador en una variedad de tareas, al igual que lo hace Advanced Micro Devices con sus procesadores. Puedes revisar los resultados del benchmark comparando los procesadores AMD e

Intel.

En general, es una buena práctica preguntar qué pruebas o benchmarks se usan en el soporte al desempeño. Por ejemplo, un benchmark que pruebe la velocidad de gráficos puede ser irrelevante si los tipos de aplicaciones gráficas que utilizas son diferentes de aquellas usadas en la prueba. Es importante asegurar que las comparaciones o apoyos estén basadas en los mismos benchmarks. Los benchmarks realizados por organizaciones independientes e imparciales, son especialmente útiles.

Tipos de Procesadores

Intel es un conocido productor de microprocesadores. Los microprocesadores producidos por Intel se hicieron populares con la altamente exitosa Computadora Personal (PC) de IBM, introducida en 1981. La PC de IBM usaba los primeros miembros de la familia del microprocesador x86 de Intel, y el Sistema Operativo de Disco de Microsoft (MS-DOS -Microsoft Disk Operating System-), que le dieron a Intel y a Microsoft una rápida participación de mercado y reconocimiento de sus productos. El progreso de los procesadores Intel para PC, con algunas variaciones, ha ido desde el 8086, pasando por el 80286 (o solo 286, ya que por lo general el 80 se elimina), el 386 y el 486. El 586 fue renombrado como Pentium por razones legales y de mercadotecnia. Entre la familia Pentium se encuentran el Pentium Pro, Celeron, Pentium II, III, IV, M, y Xeon. Lee más sobre la historia de los microprocesadores Intel. Conoce los últimos procesadores desarrollados por Intel.

Compañías como Advanced Micro Devices (AMD) ahora comercializan chips de procesadores que son compatibles con la familia Pentium. Estos chips, llamados "clones del Pentium" son por lo general menos caros y algunas veces incluso más rápidos que los productos Intel. Existe una batalla constante entre los productores de chips para ofrecer los procesadores más rápidos al costo más bajo. A pesar de que Intel sostiene la mayoría de la participación de mercado para los procesadores de tipo Pentium, los chips de otros productores están ganando aceptación, especialmente en sistemas más económicos diseñados para el uso en casa. Lee más sobre los procesadores de AMD.

Otra arquitectura de procesadores ampliamente utilizada es la PowerPC utilizada por la familia de computadoras Macintosh. La PowerPC está basada en la arquitectura de IBM que posteriormente fue modificada por Motorola y Apple. Los servidores de bases de datos que almacenan grandes cantidades de datos son construidos algunas veces alrededor de la familia de procesadores SPARC, desarrollados por Sun Microsystems. También existen muchas familias de chips para procesadores, creados para aplicaciones embebidas, como automóviles o teléfonos celulares. Un teléfono celular es realmente una computadora moderadamente poderosa, con un transmisor de radio como su principal dispositivo periférico. Si estás interesado, puedes encontrar más sobre cómo trabaja un teléfono celular.

También existen algunos sitios en la red que comparan especificaciones de un CPU y precios de un CPU. Si te encuentras con términos que no te son familiares, existen recursos de referencia en la red, como Geek.com o Webopedia. Al comparar procesadores, recuerda que algunos procesadores con una etiqueta en su nombre que diga "móvil" o "-M", indica que pueden ser usados por computadoras portátiles. Por ejemplo, los procesadores: Mobile Duron y Mobile Athlon XP son para computadoras portátiles. Los procesadores para computadoras portátiles por lo general tienen menor velocidad de procesamiento, a cambio de un menor consumo de energía y mayor duración de la batería. Los procesadores Intel "mobile" o"-M" son procesadores para

computadoras portátiles, y los procesadores Transmeta son principalmente para computadoras portátiles.

2. TIPOS DE MEMORIA

RAM

La memoria RAM (Memoria de Acceso Aleatorio - Random Access Memory) es un área de retención temporal tanto para datos como para instrucciones. También se le conoce como la memoria principal. La RAM almacena datos e instrucciones requeridas para ejecutar programas. Los datos en RAM se pierden cuando la computadora se apaga. En contraste a acceder los datos de manera serial, buscando secuencialmente los datos a obtener, los datos en RAM pueden accederse directamente a través de su dirección. El acceso aleatorio es similar a acceder una canción en un CD directamente a través de su número, a diferencia de encontrar una canción secuencialmente en un casete.

La RAM se mide por su capacidad de memoria y su latencia.

Capacidad es número máximo de bits o bytes que puede almacenar. La capacidad de RAM está por lo general medida en megabytes (MB). Muchas computadoras tienen una capacidad de RAM de 128MB o más.

Latencia es el retraso entre el tiempo que pasa cuando el dispositivo de memoria recibe una dirección, y el tiempo cuando el primer bit de datos está disponible del dispositivo de memoria. A este retraso también se le conoce como tiempo de acceso. La latencia es medida por lo general en nanosegundos (ns), un nanosegundo es una mil millonésima parte de un segundo (10-9 seg). La latencia mide la velocidad de RAM.

Existen dos categorías principales de RAM, llamadas DRAM y SDRAM, que discutiremos a continuación.

DRAM - RAM Dinámica (Dynamic RAM) es un tipo común de RAM. Está formada por un circuito integrado (IC), compuesto por millones de transistores y capacitores. Un capacitor puede contener electrones, de la misma forma que una taza puede contener agua. Un capacitor vacío representa un cero, y un capacitor no-vacío representa un uno. Cada capacitor puede registrar ya sea un cero o un uno para una celda de memoria, almacenando un bit de datos. El transistor es como un interruptor que controla si el estado del capacitor (cargado o no cargado, 1 o 0) será leído o cambiado. Cambiar el estado de un capacitor es como escribir nuevos datos en la celda de memoria. De cualquier forma, un capacitor es como una taza que gotea, para conservar su carga, el control de la memoria necesita recargarse o refrescarse periódicamente. Por lo tanto, se le llama RAM dinámica porque su estado no es constante. Refrescar capacitores también toma tiempo y hace más lenta la memoria.

Existen muchos tipos de DRAM, uno es SDRAM (RAM Sincrónica Dinámica -Synchronous Dynamic RAM-) usada en muchas computadoras personales. Es rápida y relativamente económica. Está sincronizada al reloj para que los datos puedan ser enviados al CPU con cada pulso del reloj, aumentando el número de instrucciones que el procesador puede ejecutar dentro de un tiempo determinado. A continuación se muestra una foto de una SDRAM configurada como una serie de DIP (Encapsulados con Doble Fila de Terminales -Dual In-Line Packages), que tiene dos filas de terminales que conectan los circuitos del IC a una tarjeta de circuitos. La tarjeta de circuitos es llamada DIMM (Módulo de Memoria Dual en Línea -Dual In-Line Memory Module-).

Figura 2 Tarjeta de circuitos SDRAM

Una versión más rápida de la SDRAM es la DDR SDRAM (SDRAM del Doble de Datos-Double Data Rate SDRAM), que transfiere el doble de datos por cada ciclo del reloj, comparada con la SDRAM. Su capacidad es de arriba de 2 GB.

Otro tipo de DRAM es la RDRAM (RAM Dinámica de Rambus -Rambus Dynamic RAM-), que tiene un ancho de banda mayor que la SDRAM, pero es más cara comparada con ésta. El ancho de banda más grande mejora el desempeño de las aplicaciones que acceden a grandes cantidades de datos a través de la memoria, por ejemplo, video en tiempo real y edición de video. Puedes aprender más acerca de la RDRAM.

La SRAM (RAM Estática -Static RAM-) es un tipo de RAM que utiliza transistores para almacenar datos. Debido a que la SRAM no utiliza capacitores, la lectura de datos de la SRAM no requiere recargar los capacitores. Por lo tanto, es más rápida que la DRAM, pero debido a que ésta está formada por más partes electrónicas, mantiene menos bits y es más cara comparada con una DRAM del mismo tamaño. La SRAM es apropiada para usarse en la caché debido a que es rápida y la caché no requiere de una gran capacidad de memoria.

La siguiente tabla enlista la capacidad relativa y el precio de los tipos de RAM mencionados anteriormente.Tipo de RAM Capacidad PrecioSDRAM @@ $DDR SDRAM @@@ $RDRAM @@@ $$SRAM @ $$$

Tabla 1 Comparando diferentes tipos de RAM

Puedes aprender más sobre la RAM en el documento, "A Basic Overview of Commonly Encountered Types of Random Access Memory (RAM)." En la página 20 del documento PDF puedes encontrar una tabla comparativa entre los diferentes tipos de RAM.

ROM

Cuando se produce, la memoria de sólo lectura (ROM) se programa con datos fijos. Los datos e instrucciones en la ROM son permanentes, o no-volátiles, que significa que no se pierden cuando se apaga la energía. ¿Por qué se requiere la ROM cuando la RAM permite que se realicen todas las operaciones necesarias para una computadora? Debido a que los datos en la RAM se pierden cuando la computadora se apaga, y algunas instrucciones son requeridas para que el CPU inicie cuando la computadora se prende. Por lo tanto, la ROM contiene un conjunto de instrucciones que se requieren para arrancar la computadora. Estas instrucciones le dicen a la computadora cómo acceder el disco duro, encontrar el sistema operativo, y cargarlo en la RAM. Luego la RAM almacena todas las instrucciones subsiguientes que serán ejecutadas por el CPU.

Por lo general, la ROM es programada con instrucciones de inicio para la computadora. Anteriormente, al cambiar las instrucciones de arranque en la ROM (por ejemplo, para integrar una nueva tarjeta de video y retirar la anterior) se requería reemplazar el chip de la ROM. Actualmente, un tipo de ROM (EEPROM Memoria de Sólo Lectura Programable Borrable Eléctricamente -Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory-), puede ser actualizado aplicando un campo eléctrico, cambiando instrucciones almacenadas en el chip byte por byte. Esto puede hacer más lento el proceso de actualización.

Una alternativa a la EEPROM es la memoria flash. La memoria flash es un tipo de EEPROM que re-escribe datos en bloques, usualmente de 512 bytes de tamaño, en lugar de un bit a la vez.

Memoria CMOS

Los parámetros de configuración de una computadora, como la capacidad de almacenamiento, la capacidad de memoria (RAM), y las configuraciones de la pantalla, también deben ser almacenadas de manera permanente. Esta información se almacena en la memoria CMOS (Semiconductor Complementario de �?cido de Metal -Complementary Metal Oxide Semiconductor-). El chip de la CMOS requiere muy poca energía eléctrica para mantener los datos. Puede alimentarse de energía con una pequeña batería en la tarjeta principal, o empacada con el chip. La batería mantiene los datos en la CMOS cuando la computadora está apagada.

3. CÓMO CONECTAR LOS PERIFÉRICOS

Ranuras de Expansión y Tarjetas

Una ranura de expansión es un socket en la tarjeta principal, donde las tarjetas de expansión se conectan. Una tarjeta de expansión, también conocidas como "adaptadores", es una pequeña tarjeta de circuitos que mejora la funcionalidad de una computadora, permitiendo que ésta controle dispositivos de almacenamiento, dispositivos de entrada, o dispositivos de salida. Ejemplos de tarjetas de expansión incluyen las tarjetas gráficas (o tarjetas de video) y las tarjetas de sonido.

La siguiente imagen muestra una tarjeta de expansión que está siendo insertada en una ranura de expansión.

Figura 2 Insertando una tarjeta de expansión en una ranura de expansión

Los dos tipos más comunes de ranuras de expansión son PCI (Interconexión de Componente Periférico -Peripheral Component Interconnect-) y AGP (Puerto

Acelerador de Gráficos -Accelerated Graphics Port-). Una ranura PCI puede mantener una variedad de tarjetas de expansión, como una tarjeta de sonido, o una tarjeta Ethernet (que discutiremos posteriormente en esta sección). Una ranura AGP es principalmente utilizada para tarjetas gráficas (revisa la discusión posterior sobre las tarjetas gráficas).

En las computadoras portátiles una ranura PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association), la cual es relativamente más pequeña que una ranura PCI, cumple el mismo rol de que ésta. Por lo general, una computadora de bolsillo está equipada con ranuras PCMCIA, para tarjetas de expansión también llamadas tarjetas CardBus o tarjetas PC.

Algunas tarjetas de expansión comúnmente utilizadas son:

Tarjeta gráfica- transforma las imágenes en datos análogos que percibimos como luz cuando se despliegan en el monitor de la computadora. Una tarjeta gráfica es también conocida como tarjeta de video. Una imagen gráfica en el monitor se compone de muchos puntos de colores, o píxeles. Para desplegar una imagen en la pantalla, los datos de la imagen son representados como píxeles de colores. Cada color está indicado por un valor RGB, es decir, por una mezcla de los colores rojo, verde, y azul.

Una tarjeta gráfica tiene su propia memoria y procesador que maneja los cálculos necesarios para convertir los datos de la imagen para que puedan ser desplegados como píxeles en el monitor. Más específicamente, para desplegar una imagen en 3-D, la tarjeta gráfica primero hace el ráster de la imagen, o convierte la imagen 3-D en una representación en 2-D, usando algoritmos de conversión geométrica. Cada píxel en la representación en 2-D tiene un valor RGB (rojo, verde y azul) para indicar su color. La tarjeta gráfica luego convierte el valor RGB de cada píxel en datos análogos que permitan que el monitor proyecte los píxeles de colores, que nosotros reconocemos como la imagen en 3-D.

Tarjeta de sonido- permite que una computadora reproduzca sonidos como música de CD, archivos de sonido, juegos, o DVD. También puede grabar sonidos de un micrófono, reproductora de casetes, o un reproductor de CD. La tarjeta de sonido se conecta generalmente en la ranura PCI, o bien su funcionalidad puede integrarse como parte del conjunto de chips (chipset) de la tarjeta principal.

Para que la computadora pueda grabar sonidos, los cuales son señales con forma de onda análoga, las señales análogas deben ser convertidas en señales digitales. Por ejemplo, para grabar un sonido introducido a través de un micrófono en un archivo .wav y grabarlo en el disco duro, los sonidos con forma de onda análoga son convertidos en datos digitales. Luego los datos son enviados a través del bus al procesador, el cual envía los datos al controlador del disco duro, y éste a su vez envía los datos a la unidad de disco duro, para que ahí pueda ser guardado como un archivo .wav.

Módem- un tipo de módem es el módem de acceso telefónico, el cual permite que una computadora intercambie información con una computadora remota a través de las líneas ordinarias de teléfono. Por lo general, los datos en forma binaria son convertidos por el módem a datos análogos antes de transmitirlos a través de una línea de teléfono o cable. Un módem al recibir, convierte los datos análogos a datos digitales para ser usados por la computadora. Un módem de acceso telefónico puede transferir datos del Internet a la computadora a una tasa arriba de 56 kilobits por segundo (Kbps).

Tarjeta Ethernet- funciona como la interfaz a una LAN (Red de Área Local -Local Area

Network-), una tecnología común de redes, que permite a los usuarios acceder a los recursos de la red, como Internet, correo electrónico, impresoras compartidas, etc., a una tasa de 10 Mbps (se discutirá más sobre las LAN en la Unidad 6). Versiones nuevas de Ethernet llamadas "Fast Ethernet" o "Ethernet Rápido" y "Gigabit Ethernet", soportan tasas de 100 Mbps y 1 Gb/s (1000 Mbps).

A continuación se muestran dos imágenes de tarjetas Ethernet. La de la izquierda corresponde a una tarjeta Ethernet usada para conectarla en una ranura PCMCIA de una computadora portátil. La de la derecha es una tarjeta Ethernet para una ranura PCI de una computadora de escritorio.

Figura 3 Tarjetas Ethernet para una ranura PCMCIA y una ranura PCI, respectivamente.

Puertos

Una tarjeta de expansión usualmente incluye puertos, que son conectores que permiten que las señales sean transmitidas dentro y fuera de una computadora o un dispositivo periférico para explotar la funcionalidad de la tarjeta de expansión. Por ejemplo, una tarjeta de video proporciona un puerto de monitor. Los puertos también pueden construirse dentro de la tarjeta principal de una computadora de escritorio o una computadora de bolsillo. Se pueden utilizar puertos similares para conectar dispositivos periféricos como el ratón y el teclado.

La siguiente imagen muestra los puertos que se encuentran en la parte posterior de una computadora.

Figura 4 Puertos en la parte posterior de una computadora

Un puerto PS/2 también es conocido como puerto serial. Un puerto serial transfiere datos una tasa de un bit a la vez. Usan una configuración 6-pin-mini-DIN, que lo hace lucir como un puerto pequeño y redondo. La aparición de este puerto fue en el sistema PS/2 de IBM, y desde entonces se ha convertido en el estándar para las conexiones de teclado y ratón. Sin embargo, los puertos PS/2 están siendo gradualmente reemplazados por puertos USB.

Otro tipo de puerto serial es el DB-9, el cual también se está volviendo obsoleto. Los dispositivos PDA se conectaban a puertos DB-9 antes de la aparición de los puertos USB. Otros dispositivos que pueden conectarse a un puerto DB-9 son los módems externos y los escáneres de códigos de barras, en general, dispositivos viejos.

En contraste, un puerto paralelo transfiere un byte a la vez. La conexión del puerto en el sistema es DB-25F, y requiere un conector macho 25-pin (DB-25M) en el cable. Un puerto DB-25F puede ser usado para impresoras o unidades externas. Un puerto paralelo es utilizado típicamente para conectar una computadora a una impresora, que usa un tipo diferente de conector.

USB y Firewire

El USB (Bus Serial Universal -Universal Serial Bus-) aparece actualmente en computadoras de escritorio y portátiles. Más de 127 dispositivos pueden conectarse a la unidad del sistema a través de un concentrador USB (USB hub), que proporciona múltiples puertos USB. Estos dispositivos incluyen el ratón, teclado, escáner, impresora, cámara digital, y la unidad de disco duro. Una de las características más convenientes del puerto USB es su soporte llamado "hot connectivity," que permite que los periféricos sean conectados al sistema, configurados y utilizados, sin tener que reiniciar la máquina. Debido a la facilidad de conectividad del USB y su capacidad para estandarizar muchos dispositivos diferentes en una sola especificación, el USB se ha convertido en el reemplazo de los puertos serial y paralelo.

Comparado con el USB 1.1, el puerto Firewire tiene una tasa de transferencia de datos más rápida, y soporta arriba de 63 dispositivos. Firewire está pensado para dispositivos que transfieren gran cantidad de datos, como los reproductores de DVD y las cámaras digitales de video. Los dispositivos periféricos pueden ser conectados a través de encadenamiento. También soportan "hot connectivity". Sin embargo, Firewire es relativamente más caro que un USB.

El punto máximo de velocidad de transferencia de datos del USB 1.1 es de 12 Mbps, y el punto máximo de velocidad de transferencia de datos de FireWire 400 (1394a) es de 400 Mbps. En respuesta a la rapidez de la tasa de transferencia del Firewire, USB 2.0 fue desarrollado con un punto máximo de velocidad de transferencia de datos de 480 Mbps. Para competir con USB 2.0, FireWire 800 (1394b) fue desarrollado con un punto máximo de velocidad de transferencia de datos de 800 Mbps.

En la figura 2-27 del capítulo 2 del libro de texto de Parsons/Oja, se listan algunos de los conectores de cables que los dispositivos periféricos utilizan para conectarse a los puertos del sistema.

Comparando Diferentes Puertos

A continuación se muestra una tabla que enlista el precio relativo, uso y estatus de los puertos. Los puertos están enlistados del más rápido al más lento, de acuerdo a su tasa

de transferencia.Puerto Uso Estatus

FirewireCámaras de video y almacenamiento masivo externo (Ej. CD-ROM, disco duro, etc.)

Se está convirtiendo en el estándar para dispositivos de video digital

USB La mayoría de los dispositivosSe está convirtiendo en el estándar para la mayoría de los dispositivos periféricos

Paralelo Impresora Se está volviendo obsoletoSerial Módem Se está volviendo obsoletoPS/2 Teclado, ratón Se está volviendo obsoleto

4. BUSES

Un bus es un canal de transferencia de datos entre los componentes de una computadora. Consiste de dos segmentos: el bus de datos y la dirección de bus. El bus de datos transfiere los datos en sí, mientras que la dirección de bus transfiere datos referentes al destino de dichos datos. Todo bus tiene un ancho, una velocidad y una tasa de transferencia. El ancho se denomina también como tamaño de palabra y se mide en bits. Un bus de 8 bits tiene un ancho de 8 bits lo que significa que puede transferir simultáneamente 8 bits. Mientras mayor sea el tamaño de palabra, más datos se pueden transferir a la vez. Un bus con un tamaño de palabra de 64 bits puede transferir ocho veces más datos por segundo que lo que puede transferir un bus de 8-bits a esa misma velocidad.

La velocidad de un bus se mide en hertz (Hz), o ciclos por segundo.

La tasa de transferencia es la medida de la cantidad de datos que serán transferidos de un dispositivo a otro en un segundo. Los datos que viajan a través del bus pueden pasar a través de ranuras de expansión, puertos y cables. Para los buses que pueden ser "X-pumped" y/o "Y-channeled", la tasa más alta de transferencia es el tamaño de la palabra (en bytes) * velocidad * X * Y.

Una forma de mejorar la tasa de transferencia de datos, es transferir los datos múltiples veces durante un ciclo. En la siguiente tabla, X-pumped indica que los datos pueden ser transmitidos "X" veces en un ciclo. Otra manera de incrementar la cantidad de datos transferidos, es incrementar el número de canales usados para transferir los datos. Y-channeled indica que "Y" canales de datos son usados para transferir los datos. Además, mientras más cerca esté un componente al conjunto de chips, más rápido podrán ser transferidos los datos al conjunto de chips.

Las siguientes tablas enlistan varios buses llamados de acuerdo al dispositivo a través del cual pasan los datos.Tipo de Bus Lado

Frontal RDRAM DRAM PCI AGP

Ancho (en bits) 64 16 64 32-64 32Velocidad (MHz) 66-200 533 66-200 33-66 66-528X-pumped 1-4 2 1-2 N/A N/AY-channeled N/A 1-2 N/A N/ADistancia del <0.1m <0.1m <1m <1m

conjunto de chipsTasa más alta de transferencia

528MBps-6.4GBps

2.1-4.3 GBps

528MBps-6.4 GBps)

132-528 MBps

264MBps-2.1GBps

Tipo de Bus IDE USB FirewireAncho (en bits) 8 1 1Velocidad (MHz) 33-133 variable variableX-pumped N/A N/A N/AY-channeled 1-2 N/A N/ADistancia del conjunto de chips <1m <10m <10mTasa más alta de transferencia (MBps)

33-266 MBps

12-480 Mbps

400-800 Mbps

Tabla 1 Comparación de buses

Las siguientes secciones brindan más información sobre los buses mencionados anteriormente.

El bus de lado frontal listado en la tabla anterior, es el bus en la tarjeta principal que transfiere los datos entre el CPU y el conjunto de chips. Aunque existen muchos buses del sistema viejos, la tabla muestra información para los procesadores Pentium. En las computadoras modernas, existe una gran diferencia entre la velocidad del bus del sistema y la velocidad interna del CPU que es mucho más rápido. Esto significa que uno de los principales obstáculos para un procesamiento más rápido es la tasa de transferencia del bus del sistema.

El bus RDRAM y el bus DRAM son ejemplos de buses de memoria. Debido a que el CPU extrae instrucciones y datos de la RAM, mientras más pequeña sea la diferencia entre las velocidades del bus del CPU y la RAM, más eficiente será el procesamiento. Por lo tanto, los buses de memoria son por lo general X-pumped o Y-channeled para incrementar su tasa de transferencia de datos, para igualarla con la del CPU.

Los siguientes dos buses en la tabla anterior están asociados con los dos tipos comunes de ranuras de expansión encontrados en las tarjetas principales. PCI (Interconexión de Componente Periférico -Peripheral Component Interconnect-) y AGP (Puerto Acelerador de Gráficos -Accelerated Graphics Port-). Una ranura de expansión que antes era común es la ISA (Arquitectura Estándar de la Industria -Industry Standard Architecture-). ISA era el bus original estándar para la transferencia de datos de las tarjetas de expansión al bus del sistema. El tamaño de la palabra o ancho de la trayectoria de datos en el bus ISA es de 16 bits, ejecutándose a 8 MHz. Este fue reemplazado por el PCI (PCI Express), que es más rápido y fue desarrollado por Intel. Para lectura adicional, se encuentra disponible el siguiente sitio: Intel's PCI Express Architecture.

El mayor uso para este avance fueron las tarjetas gráficas y de red. Anteriormente, la capacidad de las tarjetas gráficas y de red era limitada por la baja velocidad del ISA. El tamaño de la palabra para un bus PCI es 32 bits (estándar), ejecutándose a 33 MHz—dando a PCI arriba de 133MBps de ancho de banda. Actualmente PCI es el bus predominante para los sistemas más nuevos, la mayoría de los cuales ya no ofrecen ranuras ISA. De cualquier forma, las ranuras ISA aún continúan en muchas máquinas para permitir la migración de viejas tarjetas de expansión (como por ejemplo, una tarjeta especializada sintetizadora de sonido) a los sistemas actuales.

El puerto AGP (Puerto Acelerador de Gráficos - Accelerated Graphics Port), tiene la arquitectura del bus PCI, pero además proporciona una tarjeta de video con acceso rápido a la memoria del sistema. Hasta el momento AGP ha sido utilizada solamente para tarjetas gráficas, especialmente aquellas que llevan a cabo texturas y gráficas tridimensionales. AGP es un puerto muy veloz, que se ejecuta a 66 MHz con un tamaño de palabra de 32-bits, y una transferencia de 266 MBps. Las máquinas nuevas se anuncian con puertos AGP 2x/4x/8x. Esto significa que el resultado completo de las operaciones de la unidad se incrementa en un factor de dos a 533 MBps, en un factor de cuatro a 1.07 GBps, y en un factor de ocho a 2.14 GBps. Estas velocidades permiten que los diseñadores de tarjetas de video accedan a los datos de la memoria principal de la computadora y requieran menos video en RAM para soportar las operaciones de la tarjeta.

El bus IDE es la interfaz que transfiere los datos entre los dispositivos de almacenamiento y el conjunto de chips. Más adelante discutiremos más sobre el IDE.

Mientras que el resto de los buses enlistados en la tabla anterior se especifican en términos de tamaño de palabra, velocidad, y tasa de transferencia, el USB (Universal Serial Bus) y el Firewire (IEEE 1394) se especifican en diferentes términos. Transfieren datos un bit a la vez a una velocidad variable, la cual no se mide en MHz. La razón de transferencia pico es el único factor que los evalúa.

El USB1.1 es más rápido que las conexiones seriales estándar, con una tasa de transferencia pico de 12 MBps.

Mientras el puerto USB se considera un bus de baja velocidad diseñado para el manejo de periféricos de velocidad baja y mediana, la tasa de transferencia de FireWire está diseñada para periféricos externos de alta velocidad tales como los DVD-ROM y los discos duros.

Una extensión del USB-1.1 es el USB-2.0, que soporta tasas de transferencia de datos arriba de 480 MBps contra los 12 MBps en el USB-1.1. USB-2.0 es totalmente compatible con USB-1.1; incluso se pueden usar los mismos cables y conectores para ambas especificaciones de USB. Para permanecer competitivo, FireWire 800 (IEEE 1394b) respondió con tasas de transferencia de datos arriba de los 800 MBps, el doble que el FireWire 400 (IEEE 1394a).

5. DISPOSITIVOS DE ENTRADA: CAMARAS, VIDEOCAMARAS Y ESCANER

Los dispositivos de entrada más comunes son el ratón y el teclado. Debido al incremento del ancho de banda y velocidad, y a la reducción de costos; otro tipo de dispositivos de entrada están siendo cada vez más usados. Algunos de ellos se presentan a continuación.

Cámaras

Cámara Digital

Permite que las fotos tomadas sean almacenadas en formato digital, las cuales pueden ser cargadas a la computadora.

Cámara de Web (Webcam)

Captura video en tiempo real y envía la imagen comprimida a la computadora o a otras computadoras a través de Internet. Al comprimir una imagen se reduce el tamaño de los datos de la imagen, así como la calidad. Mientras más se comprima la imagen, más pobre será la calidad de ésta. Es comúnmente utilizada para enviar imágenes en tiempo real, como en una videoconferencia. Como consecuencia de enviar video en tiempo real en una conexión de un ancho de banda reducido, la imagen no se ve muy clara.

Videocámaras Digitales

Actualmente se puede grabar video en formato digital utilizando poca compresión de la imagen (poca pérdida de la calidad de la imagen), el video puede ser cargado a la computadora sin presentar mayor pérdida de calidad de la imagen. El video también puede ser editado utilizando un software de edición de películas. Las imágenes grabadas por una cámara de video digital son más claras que aquellas capturadas por una cámara de Web (Webcam). Sin embargo, usar una cámara de video requiere de más ancho de banda que el requerido al grabar a través de una cámara de Web. Actualmente, muchas cámaras de video tienen una interfaz Firewire jack, para permitir que la computadora proporcione suficiente ancho de banda para que la cámara de video pueda enviar en tiempo real a la computadora, video moderadamente comprimido.

Escáneres

Se puede convertir una imagen física en 2-D (por ejemplo, una fotografía o una copia en papel de una imagen), en una imagen digital que pueda ser vista y editada en tu computadora. Por ejemplo, puedes usar un escáner para convertir una foto física en una foto digital, y enviar la foto digital a un amigo a través de Internet.

6. DISPOSITIVOS DE SALIDA: MONITORES Y PROYECTORES

Los monitores y proyectores son dispositivos típicos para ver resultados en una pantalla.

Monitores CRT

Los monitores CRT (Tubo de Rayos Catódicos -Cathode Ray Tube- eran el tipo más común de monitores de computadora, hasta que los monitores de LCD (que se discutirán más adelante) empezaron a ganar popularidad. Los monitores CRT usan tres haces de electrones para crear los colores rojo, verde y azul. Para generar el color blanco, los tres haces son disparados simultáneamente. Para crear el color negro, los tres haces son apagados. Los otros colores son creados usando diferentes mezclas de estos tres haces de color. Los tubos de rayos catódicos también se encuentran en los conjuntos de TV convencionales.

Monitores LCD

Los monitores LCD (Pantalla de Cristal Líquido -Liquid Crystal Display-) producen imágenes al manipular luz dentro de una pequeña capa de celdas de cristal líquido. También son conocidos como pantallas planas. Comparados con los monitores CRT, éstos son compactos, más ligeros y fáciles de leer. También emiten menos radiación que los monitores CRT. Los monitores LCD son usados en las computadoras de bolsillo y de escritorio. Aunque son principalmente considerados dispositivos de salida, los

monitores LCD también pueden servir como dispositivos de entrada, y son llamados monitores sensibles al tacto (touch-screen).

Proyectores

Los proyectores permiten que las imágenes del monitor de la computadora sean ampliadas y proyectadas en una pantalla más grande. Los proyectores modernos usan dos tipos de tecnologías, el sistema LCD (también usando en los monitores que mencionamos anteriormente) y el sistema Procesamiento Digital de Luz - Digital Light Processing (DLP). Con el sistema LCD, las imágenes son proyectadas como rayos de luz a través de una capa de celdas de cristal líquido. Por otro lado, el sistema DLP usa pequeños espejos que residen en un microchip especial llamado DMD (Dispositivo Digital de Micro-espejos, Digital Micromirror Device). Las imágenes creadas usando DLP son más suaves y tienen un mejor contraste que aquellas creadas usando LCD.

7. DISPOSITIVOS DE SALIDA: IMPRESORAS

Existen varios tipos de impresoras que desempeñan una variedad de funciones. Esta sección compara y contrasta los cuatro tipos principales de impresoras.

Impresoras de Tinta

Actualmente se encuentra disponible una gran variedad de impresoras de tinta. Usan inyección de tinta, burbujas de inyección de tinta y otras tecnologías, pero al final, todas desarrollan la misma función: inyectan y pintan la página con color. Originalmente las impresoras de tinta sólo ofrecían impresiones en negro, pero actualmente éstas son difíciles de encontrar. Las tintas de color se han vuelto más económicas y fáciles de producir, y la "calidad de fotografía" se ha convertido en una promesa de venta atractiva para las impresoras de tinta. Estas impresoras se clasifican de acuerdo a su resolución y profundidad del color. La profundidad de Color es el rango de colores que cualquier gota puede representar. A diferencia de la resolución de un monitor, que es una medida de los píxeles en la pantalla, la resolución de una impresora se mide en dpi que es el número de puntos por pulgada (horizontal o verticalmente) que una impresora puede colocar en una página. Algunas veces el dpi es el mismo tanto horizontal como vertical (por ejemplo: 1200 dpi). Otras veces, el dpi horizontal y vertical difiere, como en un dpi de 1440x720.

Por lo general, las impresoras usan un proceso de cuatro colores, CMYK (Cian, Magenta, Amarillo y Negro), es decir, un tipo de azul, magenta, amarillo y negro; que a su vez producen más colores. Algunas veces se usa un proceso de tres colores, ya que se excluye el color negro porque éste se puede producir mezclando los otros tres colores. En una impresora típica, cada punto está compuesto por una o dos gotas de tinta, resultando alrededor de 15 colores.

También se pueden producir más colores colocando varias gotas de diferente color en un solo punto. Hewlett-Packard trata de alcanzar una mejor calidad incrementando la profundidad del color en sus impresoras, haciendo capas con varias gotas de colores dentro de un solo punto, para crear una mejor calidad de la imagen. Puedes revisar el artículo sobre la Tecnología de las capas de color de HP.

Impresoras por Sublimación de Tinta

Las impresoras por sublimación de tinta son usadas principalmente para imprimir imágenes de alta calidad, como las de un laboratorio fotográfico. En la sublimación de tinta se utilizan los cuatro colores: cian, magenta, amarillo y negro. En contraste con

las impresoras de tinta, en lugar de utilizar muchas gotas de los colores CMYK para crear un color específico, es posible utilizar la impresión de tono-continuo de la imagen. Esto significa se pueden variar las mezclas de las tintas de color CMYK para representar colores diferentes, logrando una calidad fotográfica. La cabeza de la impresora calienta y vaporiza las tintas, para permitir que permeen a la superficie brillante del papel de impresión, antes de que se solidifique. En la sublimación por tinta, los colores de impresión son integrados con el papel.

Impresoras Láser

Las impresoras láser usan cartuchos de tóner que contienen tóner, es decir, un polvo colorido. La impresora láser usa un haz de luz para cargar la imagen de la página en un tambor fotoeléctrico. Cuando el papel corre a través de la impresora entre el tambor y el cartucho de tóner, la carga electro-magnética del tambor, recoge el tóner y lo transfiere hacia el papel. Un sistema de calor y presión pega el polvo a la página.

8. INTERFACES

Interfaz IDE

La interfaz IDE ofrece una solución estándar para que los dispositivos de almacenamiento se conecten a la computadora. El controlador para el IDE está por lo general integrado dentro de la unidad de disco o del CD-ROM, y el controlador dirige la forma en que el disco duro almacena y accede los datos. Antes de que el IDE fuera desarrollado, los controladores y los discos duros estaban separados y no estaban estandarizados. Esto significaba que un controlador desarrollado por un productor podía no trabajar con el disco duro de otro productor. El tener los controladores y el disco duro separados también producía una calidad de señal pobre y un desempeño no adecuado. Por lo tanto, el IDE se creó como una manera de estandarizar el uso de los discos duros en las computadoras, combinando el controlador y el disco duro.

En 1984, IBM introdujo la computadora AT cuyo disco duro tenía combinada la unidad y el controlador. Para conectarlo a la unidad del sistema se utiliza un cable de cinta plana, resultado de la combinación unidad/controlador, creando la interfaz ATA (Conexión AT -AT Attachment).

Pronto, otros productores comenzaron a ofrecer unidades IDE basadas en el estándar ATA desarrollado por IBM. Así, IDE se convirtió en el término que cubre todo el rango de dispositivos integrados unidad/controlador. Como casi todas las unidades IDE están basadas en la ATA, los dos términos se usan de manera intercambiable.

EIDE Maestro / Esclavo

EIDE es un IDE Mejorado (Enhanced IDE), una versión más nueva del estándar de la interfaz de dispositivos de almacenamiento masivo IDE. Este evolucionó a la especificación ATA/33, luego a la ATA/66, ATA/100, y la revisión reciente es la Ultra ATA/133. El número asociado con la especificación ATA indica la tasa pico de transferencia de datos. El Ultra ATA/133 puede transferir datos a una tasa máxima de 133 MBs. La siguiente generación ATA es el ATA Serial. Sus características incluyen una tasa pico de transferencia de datos de 150MB/s, cables delgados para fácil enrutamiento, un sistema mejorado de enfriamiento dentro de la unidad del sistema, y conectores "hot-pluggable".

La interfaz EIDE proporciona un conjunto de dos puertos IDE (Integrated Device Electronics). Un puerto se define como primario y el otro como secundario. Cada puerto

del cable contiene dos conectores y cada conector puede conectar un dispositivo. Por lo tanto, se pueden acomodar cuatro dispositivos, dos en puerto primario y dos en puerto secundario. Para distinguir entre los dispositivos de un mismo puerto IDE, a un dispositivo se le llama maestro y al otro esclavo de tal manera que se designan maestro primario, esclavo primario, maestro secundario y esclavo secundario.

En caso que solamente exista un dispositivo conectado, no es necesario especificar si es maestro o esclavo. Cuando están conectados dos dispositivos se necesita asignar uno como maestro y otro como esclavo. Para hacer las asignaciones es necesario colocar un interruptor o jumper en la unidad. En sistemas viejos, el dispositivo se debe agregar a la configuración de la máquina a través del programa de configuración (setup). Puede ser necesario que el usuario consulte la documentación de su computadora para aprender cómo entrar al programa de configuración. Generalmente, si se oprime F2, ESC o DELETE al iniciar la computadora, se entra al programa de configuración en vez de cargar el sistema operativo (aplica para las computadoras Pentium que utilizan el sistema operativo Windows). Sin embargo, la mayoría de los sistemas nuevos pueden detectar automáticamente que se añadió un dispositivo y configurarlo apropiadamente.

Por lo general, los dispositivos IDE ya están preparados para la configuración maestro/esclavo. Para conocer la denotación particular de un dispositivo es necesario consultar su documentación. Si es necesario conectar el dispositivo en una posición diferente a la original, es posible que se tenga que configurar de nuevo. Consulta la documentación del dispositivo para reconfigurarlo.

9. ALMACENAMIENTO MASIVO

Medios Ópticos: CD vs. DVD

Los datos en un medio óptico se leen y escriben usando un haz de luz láser. Los discos compactos (CD) y los discos de video digital (DVD) son discos ópticos. Un DVD es una forma mejorada de un CD. Los dos tipos de discos son físicamente del mismo tamaño, pero difieren en el formato. Los DVD tienen mucha más capacidad, la cual alcanzan de dos formas. Primero, los DVD tienen pistas más angostas, por lo que pueden incluir más pistas en el mismo tamaño de disco. Tanto los CD como los DVD se leen usando la luz de un láser. El láser del CD es rojo, mientras que el láser del DVD es azul. La luz roja tiene una longitud de onda más larga que la luz azul. El láser azul puede así producir un haz de luz más pequeño, permitiendo que enfoque las pistas más delgadas del DVD. La segunda forma en la que un DVD logra una capacidad mayor que un CD es utilizando varias capas de pistas. El láser azul no solo es más angosto, sino que también es más poderoso. Su haz de luz puede penetrar el plástico y enfocar a diferentes profundidades. Los DVD que tienen doble-capa en realidad tienen dos conjuntos de pistas en un lado del disco, una bajo la otra. El haz de luz puede enfocarse en la capa superior o inferior. Esto duplica la capacidad de un lado de un disco de DVD. También es posible colocar pistas en ambos lados de un DVD. Un DVD DLDS (Doble Capa Doble Lado -Double Layer Double Side-) usa capas dobles y puede leer discos por ambos lados, ofreciendo cuatro veces la capacidad de una unidad SLSS (Lado y Capa Sencilla - Single Layer Single Side-).

Los CD tienen dos formatos de grabación, CD-R y CD-RW. El libro de texto de Parsons y Oja menciona los DVD grabables, sin embargo existen múltiples formatos estándar para esto. Así pues, mientras que los CD-R y los CD-RW son legibles en la mayoría de las unidades de CD o DVD, los DVD grabables pueden no ser legibles para algunas unidades de DVD. Por esta razón, los usuarios que graban datos en medios ópticos para una distribución masiva (por ejemplo, para el lanzamiento de un nuevo paquete

de software), pueden por ahora limitarse al uso de CD, a pesar de que tienen menor capacidad que los DVD. Los DVD son usualmente utilizados como un medio para presentaciones multimedia que combinan sonido con gráficos, como las películas.

Medios Magnéticos

Los medios magnéticos varían desde algunos de los dispositivos de almacenamiento más pequeños, como los discos flexibles, a los dispositivos de mayor capacidad como las unidades de disco duro. El disco flexible ya no es utilizado para distribuir sistemas operativos, debido al tamaño de los sistemas operativos actuales. La última distribución importante de Windows usando discos flexibles fue Windows 95, el cual ocupaba 30 disquetes.

Los discos zip, unidades de almacenamiento removibles producidos por Iomega, permiten a los usuarios almacenar muchísimo más datos que los que puede almacenar un disco flexible, a pesar de que los discos zip no son físicamente mucho más grandes que los discos flexibles. Estas unidades fueron muy populares, y muchos equipos incluían una unidad de zip como equipo estándar. Sin embargo, su uso ha declinado debido a la amplia disponibilidad de unidades CD-RW y DVD-RW y al reducido costo de los discos CD-R y DVD-R.

Actualmente, se están produciendo unidades portátiles más pequeñas y con capacidad más grande. Por ejemplo, el dispositivo de almacenamiento Mini USB de Iomega ofrece 64MB, 128MB, o 256MB de capacidad de almacenamiento en un dispositivo del tamaño de la llave de un carro. Otro dispositivo de almacenamiento portátil ofrecido por Iomega es el disco duro externo HDD para computadora de escritorio el cual es tamaño bolsillo. Está disponible en 40GB, 80GB, o 120GB de capacidad de almacenamiento. Ambos dispositivos pueden conectarse a un puerto USB o FireWire. Para las computadoras portátiles, se puede usar un Microdrive, el cual está construido sobre tarjetas CompactFlash que pueden ser conectadas en un dispositivo con una ranura PCMCIA, comúnmente encontrada en las computadoras portátiles. Puede guardar arriba de 4GB de datos en una unidad del tamaño de una caja de cerillos.

Las unidades fijas de disco duro continúan siendo el principal medio de almacenamiento de las computadoras actualmente. Pueden guardar más datos que cualquiera de los tipos removibles, ópticos o magnéticos. En la mayoría de las máquinas personales, el sistema operativo, los programas de aplicaciones, y los datos del usuario, todos se encuentran en el disco duro. Las unidades de disco duro más pequeñas hoy en día, que se encuentran por lo general en las computadoras portátiles, guardan alrededor de 20 GB. Cuando se compran por separado, los discos duros tienen una capacidad de 20 GB a alrededor de 300 GB, con el límite incrementándose continuamente año tras año. Otra característica importante al comparar unidades de disco duro, es la velocidad a la cual gira una unidad de disco, debido a que esto limita la tasa a la cual pueden transferirse los bits entre la unidad y la computadora. Las unidades más lentas giran a 4200 rpm (por ejemplo: las computadoras portátiles); las más rápidas a 15,000 rpm. Si un disco duro va a ser utilizado en una aplicación cuyo desempeño sea crítico, como un servidor de bases de datos, la tasa de transferencia de datos es una consideración importante. Esta tasa será afectada por muchos otros factores además de la velocidad de rotación del disco y la latencia (tiempo que toma acceder el primer bit de datos) - como el tipo de controlador de disco seleccionado, y el tipo de arquitectura de memoria que la computadora usa. Revisa las secciones sobre benchmarking en 2.1.1 Processor Basics y 2.5.2 Bottlenecks para encontrar más información sobre este tema.

Medios Ópticos vs. Magnéticos

Comparemos brevemente las tecnologías de almacenamiento óptico y magnético. Los medios ópticos son más durables. No se dañan por el polvo o la humedad, ni son vulnerables a daños eléctricos (sin embargo, pueden deteriorarse por daños físicos, como por rasguños). La tasa MTBF de los medios ópticos oscila entre 30 y 300 años, mientras que los medios magnéticos utilizan propiedades magnéticas que tienen un MTBF de entre 3 y 7 años. Los medios ópticos también son más económicos por cada MB que los discos magnéticos. Una caja de CD-R en blanco es dos veces más cara que una caja de diez discos flexibles. Por otro lado, los discos magnéticos, con excepción de los discos flexibles, pueden grabarse y leerse más rápido que los discos ópticos. Toma aproximadamente 8 minutos llenar un CD grabable de 700 MB. Una unidad de disco duro puede almacenar la misma cantidad de datos en menos de un minuto. Finalmente, la mayoría de las unidades de disco duro ofrecen mayor capacidad que cualquier dispositivo óptico disponible actualmente.

Estado Sólido

Un tipo popular de almacenamiento portátil para dispositivos pequeños como cámaras digitales y PDA (Asistentes Digitales Personales -Personal Digital Assistants-) es la memoria flash. La memoria flash usa tecnología en estado sólido, usando partes no movibles dentro del chip. Los datos son grabados usando cargas electrónicas. Para re-escribir los datos, la memoria flash aplica campos eléctricos usando cableado del circuito para borrar secciones predeterminadas del chip, por lo que esas áreas pueden ser re-escritas.

Ejemplos de dispositivos de almacenamiento de memoria flash son las tarjetas CompactFlash y SecureDigital. La tarjeta CompactFlash usa un chip del controlador, el cual puede incrementar el desempeño en dispositivos con procesadores lentos, y chips de memoria flash. Su capacidad de almacenamiento está entre 4MB y 4GB (sin embargo, las que tienen capacidad grande son muy caras). Una tarjeta SecureDigital es más pequeña y delgada que una caja de fósforos. Su capacidad de almacenamiento está entre 4MB y 32 GB, e incrementándose cada año.

Comparando Almacenamientos

Existen muchas formas de almacenar datos. Por ejemplo, actualmente existen tres tipos de unidades de CD y cinco tipos de unidades de DVD. La siguiente tabla muestra los tipos más comunes de almacenamiento disponibles en la actualidad. Los medios de almacenamiento magnético puede leerse y escribirse muchas veces, pero algunos medios ópticos son de sólo lectura, y otros permiten que sólo se escriba sobre ellos una sola vez (pero pueden leerse muchas veces.)

Nombre Tipo Capacidad Capacidad de escritura

Disco flexible de Alta-densidad Magnético 1.44 MB Ilimitada

tarjeta SecureDigital Estado Sólido 128 MB- 32GB Mucha

tarjeta CompactFlash Estado Sólido 128 MB - 64 GB Mucha

Super flexible (super floppy) Magnético 120 o 240 MB IlimitadaDispositivo de almacenamiento USB (ThumbDrive)

Estado Sólido

256, 512 MB, 1, 2, 4, 8 GB o más Mucha

CompactFlash como Microdrive Magnético 340 MB a 8 GB IlimitadaDisco Iomega Zip Magnético 100, 250, o 750 MB Ilimitada

CD-ROM Óptico 650 o 700 MB Sólo lectura

CD-R Óptico 650 o 700 MB Escribe sólo una vez

CD-RW Óptico 650 o 700 MB MuchaDisco Iomega Jaz Magnético 1 o 2 GB Ilimitada

DVD+/-R Óptico 4.7 GB Escribe sólo una vez

DVD+/-RW Óptico 4.7 GB Mucha

DVD+R DL (dual layer) Óptico 8.5 GB Escribe sólo una vez

DVD-ROM (SLSS) Óptico 4.7 GB Sólo lectura

DVD-ROM (DLSS o SLDS) Óptico 8.5 GB Sólo lectura

DVD-ROM (DLDS) Óptico 18.8 GB Sólo lectura

Unidad de disco duro interno Magnético 20 GB o más Ilimitada

Unidad de disco duro externo Magnético 20 GB o

más Ilimitada

Tabla 1 Comparación de la capacidad de almacenamiento