ELSIS05_010_INF_V1.WPD 1/10/2005 UNIDAD DE TRABAJO 1 Características y configuración de los equipos informáticos Profesor: Ciclo Formativo: Módulo Profesional: Curso académico: Andrés Maroto Abad Desarrollo de Productos Electrónicos 1º ELECTRÓNICA DE SISTEMAS 2005/2006 Versión 1 para el curso 2005/2006 ÍNDICE UNIDAD DE TRABAJO 1. CARACTERÍSTICAS Y CONFIGURACIÓN DE LOS EQUIPOS INFORMÁTICOS. CAPÍTULO 1. HISTORIA. 1.1. Definiciones. 1.2. Desarrollo histórico. 1.3. Generaciones. CAPÍTULO 2. ARQUITECTURA Y UNIDAD CENTRAL. 2.1. Recogida y estudio de información. 2.2. Esquema de sistema informático genérico. 2.3. Definiciones. 2.4. Unidad central CAPÍTULO 3. MEMORIAS. 3.1. Introducción. 3.2. Memoria Caché. 3.3. Memoria interna. 3.3.1. ROM. 3.3.2. RAM. 3.3.3. Mapa de memoria. CAPÍTULO 4. MEMORIA EXTERNA (MAGNÉTICA) 4.1. Breve introducción al magnetismo. 4.2. Disco flexible (floppy-disk o disquette). 4.3. Disco rígido o duro (harddisk). 4.4. Cinta (streamer). 4.5. Otros CAPÍTULO 5. MEMORIA ÓPTICA Y MAGNETO-ÓPTICA. 5.1. CD-ROM. 5.1.1. Introducción. 5.1.2. Elementos externos de la unidad lectora. 5.1.3. Funcionamiento. 5.1.4. Unidades lectoras y grabadoras. 5.1.5. Diferencias entre un CD-DA y un CD-ROM. 5.2. Memoria Magneto-óptica. CAPÍTULO 6. Periféricos de entrada. 6.1. PERIFÉRICOS DE ENTRADA. 6.1.1. TECLADO. 6.1.2. RATÓN. 6.1.3. BOLA. 6.1.4. JOYSTICK. 6.1.5. GLIDE POINT. 6.1.6. PANTALLA TÁCTIL. 6.2. OTROS PERIFÉRICOS DE ENTRADA. 6.2.1. TABLETAS GRÁFICAS. 6.2.2. LÁPIZ ÓPTICO. 6.2.3. LECTORAS. 6.2.3.1. LECTORAS DE FICHA PERFORADA. 6.2.3.2. LECTORAS DE CINTA PERFORADA. 6.2.3.3. LECTORAS DE CÓDIGOS DE BARRAS. 6.2.4. VOZ. 6.2.5. IMAGEN (ESCÁNER o SCANNER). CAPÍTULO 7. PERIFÉRICOS DE SALIDA I: PANTALLAS. 7.1. Pantalla 7.1.1. Introducción. 7.1.1.1. Descomposición de la imagen. 7.1.2. TRC (Tubo de Rayos Catódicos). 7.1.3. Cristal Líquido (LCD: Liquid Cristal Display). 7.2. Placas Gráficas. 1 CAPÍTULO 8. PERIFÉRICOS DE SALIDA II: Impresoras, Plotter y Sonido. 8.1. IMPRESORA. 8.1.1. Introducción. 8.1.2. Clasificación general de impresoras. 8.1.2.1. Impacto. 8.1.2.2. No impacto. 8.2. EQUIPOS MULTIFUNCIÓN. 8.3. PLOTTER. 8.4. SONIDO. 8.5. MULTIMEDIA. CAPÍTULO 9. COMUNICACIONES. 9.1. SERIE (RS-232). 9.2. PARALELO (CENTRONICS). 9.3. USB 9.4. FIREWIRE 9.5. INFRARROJOS 9.5. BLUETOOTH CAPÍTULO 10. ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS. 10.1. Fuente de alimentación. 10.2. Reloj. 10.3. Memoria RAM CMOS 10.3. Buses. GLOSARIO. BIBLIOGRAFÍA. 2 UNIDAD DE TRABAJO INFORMÁTICOS. 1. CARACTERÍSTICAS Y CONFIGURACIÓN DE LOS EQUIPOS CAPÍTULO 1. HISTORIA. 1.1. Definiciones. En primer lugar nos preguntamos: ¿Qué hace este tipo de máquinas?. De las palabras que utilizamos para designarlas tratamos de obtener su función: Ordenador: ordena. Computador: realiza cálculos. En general podemos decir que estos sistemas almacenan y recuperan información tratándola y relacionándola para obtener unos resultados deseados. Las definiciones tomadas de un diccionario, en las que se ha marcado en negrita la acepción más próxima a lo que tratamos en esta materia, son las siguientes: ORDENADOR, RA. adj. Que ordena. Ú. t. c. s. Máquina electrónica dotada de una memoria de gran capacidad y de métodos de tratamiento de la información, capaz de resolver problemas aritméticos y lógicos gracias a la utilización automática de programas registrados en ella. COMPUTADOR, RA. adj. Que computa o calcula. Ú. t. c. s. || m. y f. Calculador o calculadora, aparato o máquina de calcular. || analógico. Aparato computador cuyos componentes se ajustan de modo que sus leyes físicas de funcionamiento sean análogas a las leyes matemáticas de proceso que se trata de estudiar. || digital. Aquel en que todas las magnitudes se traducen en números, con los cuales opera para realizar los cálculos. || electrónico, ca. Aparato electrónico que realiza operaciones matemáticas y lógicas con gran rapidez. || híbrido. El compuesto de una parte analógica y otra digital y que aprovecha ópticamente las características de ambas. 1.2. Desarrollo histórico. Desde muy antiguo el hombre ha utilizado elementos de ayuda para realizar los cálculos que ha necesitado. Según ha ido evolucionando la complejidad de procesos y los conocimientos se han ido desarrollando dispositivos cada vez más avanzados. Para almacenar información labró piedras, pintó, escribió sobre pieles de animales e inventó la imprenta. En lo que se refiere al cálculo se ayudó de piedras (calculus en latín) y en oriente, hace unos 2.500 años, los chinos idearon el ábaco, que son ristras de cuentas ensartadas en varillas, que se mueven de derecha a izquierda. Aún hoy se sigue usando en oriente. Suele mencionarse siempre al «prehistórico» ábaco como el primer eslabón en la historia de los ordenadores. Pero desde éste hasta el siglo XVII no se desarrolló ningún nuevo artilugio para efectuar cálculos numéricos. Hacia 1620, el alemán Wilhelm Schickar diseñó una máquina que podía restar y sumar automáticamente y multiplicar y dividir semiautomáticamente, mediante engranajes. El siguiente paso lo dio Blaise Pascal (1623-1662), hacia 1642, con su rodillo sumatorio (que también podía hacer restas), basado en relaciones de engranajes. A finales de ese siglo, 1694, Leibniz (1646-1716) (que fue el primero en plantear el sistema binario) diseña una máquina ampliando los estudios de Pascal. Esta máquina, además de sumar y restar, también multiplicaba, dividía e incluso extraía raíces cuadradas. Debido a la falta de tecnología de esa época la difusión de esta máquina fue escasa. En el siglo XVIII se Jacques Vaucanson construyó algunos autómatas que 3 recogían la tradición de los relojeros de incluir figuras en movimiento, como el "pato" que, en 1738, se hizo célebre y que movía las alas, comía y digería los alimentos. En los primeros años del siglo XIX, el francés Charles Jacquard (17531834) desarrolló un sistema de tarjetas perforadas para controlar el dibujo en la fabricación de telas. Por aquella época, Charles Babbage, considerado el padre del cálculo digital moderno, trabajaba en Inglaterra sobre lo que más tarde serían varias ideas revolucionarias. En 1832 inventó la máquina de las diferencias para generar tablas astronómicas y logarítmicas de seis posiciones. Usó un grupo de máquinas de sumar conectadas, capaces de calcular valores sucesivos de funciones algebraicas, para lo que utilizó la técnica del cálculo de diferencias sucesivas. De ahí el nombre de máquina de las diferencias. Pero sus diseños iban más allá de las posibilidades mecánicas de la época. Sin embargo, a él se debe el que se considera del cálculo mecanizado: el concepto de que se puede cálculo, de tal manera que realice una larga serie y de decisiones sin intervención humana. Hasta ese podían hacer un cálculo cada vez. segundo paso en la historia programar un instrumento de de operaciones aritméticas momento, las máquinas sólo En 1822 establece los principios de funcionamiento de los ordenadores en un proyecto de máquina denominada "máquina diferencial", que podía resolver polinomios de hasta 8 términos y en 1833 presenta un nuevo proyecto, la "máquina analítica", que puede considerarse un antecedente directo de los ordenadores electrónicos. No pudo construirse debido a las limitaciones constructivas en la precisión de los elementos mecánicos. En 1845 George Boole, que era un matemático plantea en una obra "las leyes del pensamiento". El siguiente paso se debe al norteamericano Herman Hollerith (1860-1929), quien, a finales del siglo XIX, y motivado por la necesidad de completar el censo norteamericano de 1890, desarrolló una máquina de tabular sencilla, que integraba muchas de las ideas de los inventos más primitivos, especialmente el telar de Jacquard y las tarjetas perforadas usadas por los ferrocarriles. Para vender estas máquinas se fundó la Tabulating Machine Company que en 1911 se fusionó con otras compañías para fundar otra, que posteriormente, en 1924, cambiaría su nombre por el de International Bussines Machines (IBM). Konrad Zuse, que nació en 1910, hacia finales de los años 30 inventó el primer ordenador de la historia, basado en relés, llamado Z1, al que siguieron Z2, Z3 y Z4. La Segunda Guerra Mundial le impidió desarrollar sus trabajos de forma adecuada. Casi al mismo tiempo, en 1944, Howard Aiken, de la Universidad de Harvard, diseñó una máquina electromecánica (utilizando relés) de cálculo automático para resolver ecuaciones diferenciales, a la que se llamó MARK I. El primer ordenador electrónico digital fue el ENIAC (1939-1944), que no tenía partes mecánicas, contadores ni engranajes. Contaba con 70.000 resistencias, 10.000 condensadores y 18.000 válvulas termoiónicas. Consumía muchísima energía eléctrica y despedía un enorme calor. Además, era necesaria una tediosa secuencia de contactos eléctricos para cada operación que el ordenador tuviese que ejecutar. A la máquina había que programarla y la dificultad estaba en hacerla pasar de un programa a otro. El cambio de programa era muy difícil. Se podría intentar un nuevo sistema que permitiese programarla con mayor rapidez (mediante cintas perforadas, por ejemplo), pero entonces, según Evans, la idea de von Neumann: lo que debía hacerse era almacenar los diversos programas en el interior del mismo ordenador. Con ello, la máquina puede pasar de un programa a otro en una fracción de segundo, en lugar de depender de la lentitud de un programador humano. En segundo lugar (y éste es el punto más importante, con mucha diferencia sobre todos los demás) esto significaba que los distintos programas integrados en el interior del sistema podían entrelazarse e interactuar unos con otros. Cada programa -si los necesitaba- podría utilizar los demás programas. 4 A partir de ese momento, las computadoras dejaron de ser talleres rápidos, pero aptos para realizar un único tipo de trabajo, para convertirse en sistemas dinámicos y flexibles, capaces de procesar datos y de realizar, con gran rapidez, multitud de tareas diversas. Fue un salto conceptual, en el cual la capacidad real de las computadoras pasó de lo finito a disponer de una capacidad potencialmente infinita. Es decir, lo fundamental en un ordenador no es la velocidad ni la capacidad, sino la facultad de hacer cosas distintas, lo que resulta posible, precisamente, por la capacidad que tiene de ser programado. Con ello, los ordenadores dejan de ser máquinas limitadas a realizar trabajos de cálculo rutinario y se convierten en suministradores de información. Al mismo tiempo, esto supone que el ordenador contiene en sí la semilla de su propio crecimiento y de su progreso tecnológico. 1.3. Generaciones. A partir de este momento se habla de generaciones, lo que permite establecer la idea de evolución, aunque pueda ser un tanto artificial, ya que los avances no han coincidido con las decenas de años, tal como se plantea a continuación. Primera generación (años 50). Ordenadores a válvulas. Programación en código máquina. Tarjeta perforada. IBM 650 (en 1954). El Gobierno de USA compró 50. Segunda generación (años 60). Ordenadores con transistores. Algunas rutinas de ayuda en las tareas de entrada/salida almacenamiento (IOCS: Input Output Control System). Lenguaje COBOL y de Tercera generación (años 70). Ordenadores con circuitos integrados de bajo nivel de integración. Aparece el concepto de Sistema Operativo, siendo uno de los más conocidos el sistema IBM 360 (acaparó en 70% del mercado del momento). Se incorporan los primeros compiladores. Multiprogramación. Cuarta generación (años 80). Ordenadores con circuitos integrados de alta densidad de integración. Aparición del PC (finales del año 1980). Diversos tipos de ordenadores y diversos tipos de sistemas operativos. Se utilizan el CP/M y el MS-DOS en ordenadores pequeños. Sistemas operativos ligados a marcas: p.e. VAX de DIGITAL. Primeras versiones de UNIX (con adecuaciones como XENIX). Quinta generación (años 90). Ordenadores con circuitos integrados más densos y avances muy importantes en el soporte lógico como en los sistemas operativos basados en gráficos (WINDOWS, en sus diversas versiones). Procesamiento paralelo. Interconexión de los ordenadores mediante redes. "Explosión" de Internet. Inteligencia artificial. CAPÍTULO 2. ARQUITECTURA Y UNIDAD CENTRAL. 2.1. Recogida y estudio de información. Recogida de información. Como primer acercamiento a los Sistemas Informáticos se considera de interés recopilar la información disponible. En la actualidad esta información es muy abundante ya que los sistemas informáticos tienen una amplia difusión, siendo un elemento más dentro de la electrónica de consumo. La información se 5 puede conseguir de los periódicos diarios o de las revistas específicas, sobre informática o sobre la compra de ordenadores. También se puede conseguir abundante información en las tiendas que venden estos sistemas. Una vez recopilada la información que aparece en la prensa o los folletos de las tiendas se puede establecer una clasificación con los temas en los que se hace hincapié. Los temas que siguiente manera: A) aparecen en la propaganda pueden clasificarse de la Soporte físico (hardware) [CPU, Memoria, Disco duro, CDROM/DVD, Monitor, Módem, Impresora, Escáner, etc.] Soporte físico/ Hardware: Ordenadores: Sobremesa, Portátiles, PDA. - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - CAJA // TORRE // CPU - Procesador: Intel Pentium IV (2,4;3;3,2;3,4 GHz). Celeron. AMD (K6, K7, Athlon XP 3200). AMD Sempron. Cyrix/IBM 6x86MX. 32 bits, 64 bits. FSB 800 MHz. - Placa base: Intel Triton. SEATTLE, Chipset TX. SE 440 BX, AL440LX, ATX. VIA 133 MHz, BUS a 133 Mhz, 400 Mhz. Gigabyte - RAM: 256, 512, 1024 MBytes. SDRAM, SIMM, DIMM, RIMM, EDO. DDR, Ampliable. - Memoria Cache: 512 KB, 1 MB. SRAM - Disco duro: 80, 120, 160, 200 - Controladora: IDE (LBA), UDMA (Ultra DMA), SCSI. SATA (Serial ATA). PATA (Paralel ATA). - Placa gráfica: VGA, SVGA, 1.024 x 640. 3D. AGP.RIVA TNT; ATI FURY 128 MB, Salida TV; Voodoo III, 3D FX, 3000 AGP, 16 MB. nVidia GeForce FX-5500 256 MB. Radeon 9200 128 MB. - CD-ROM. 48x, 50x, 52x. - Regrabadora de CD 32x/32x/40x - DVD 12x, 16x - Grabadora de DVD: +R,-R, Dual. Doble capa. 16x - Multimedia: Placa se sonido Sound Blaster 16 / 32 / 64 / 128 PCI. - Comunicaciones: Serie, Paralelo, USB (1.1, 2.0). Firewire. Bluetooth. Tarjeta de red Ethernet 10/100. Tarjeta de red inalámbrica (WI-FI). - Sintonizadora TV-Tuner Gbytes. 7.200 rpm, 10.000 rpm. - Capturadora Video - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - PERIFÉRICOS BÁSICOS - Pantalla: Tipo: Monitor, Plano (TFT) 6 Tamaño: 15", 17", 20", 21" Pitch: 0,28, 0,26, Entrelazado/No entralazado. Digital/Analógico. Baja radiación. - Teclado: PS/2. Ergonómico, número de teclas (105). Para Windows. Inalámbrico - Ratón: Serie, USB, Inalámbrico - BUS: ISA, VESA, PCI, AGP, Infrarrojos. 2/3 teclas. Óptico. - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - OTROS PERIFÉRICOS - Modem: Interno/Externo. 33.600, 56.700. (Norma V.90 o V.92). RDSI - Impresoras: Inyección o Láser. Color. Blanco y Negro. 4.800 ppp . 10 p.p.m. - Escáner: Color/Blanco y negro. Resolución. - Multifución Impresora, Escáner, Fotocopiadora, FAX - WI-FI: Punto de acceso. Tarjetas par portátiles. - Varios: Web-cam. Cámara digital. Pen Drive - MP3. Multilector de tarjetas de memoria. - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - B) Soporte lógico (software) [Sistema Operativo, Aplicaciones, Antivirus, Juegos, Enciclopedias, etc] Soporte lógico/ Software: Sistemas Operativos: - WINDOWS 98/ME (Millennium Edition)/ XP HOME EDITION - WINDOWS XP PROFESSIONAL EDITION - WINDOWS NT/2000/2003 (Workstation/Server) - UNIX (SOLARIS) - LINUX - Jaguar (Mac OS 10.2) Programas (aplicaciones): -Oficina: OFFICE 2000/XP/2003 ; Star Office 5.2 (procesador de texto, hoja de cálculo, correo electrónico, presentaciones, etc.), Open Office - Grabadores: Easycd-Creator, Nero - Antivirus: Panda, - Juegos - Enciclopedias - Cursos: Idiomas, Matemáticas, ... C) Formación [Academias, Universidades, Cursos, ...]. Formación: -Principalmente en el ámbito del software. - Sistemas operativos: Windows (2003), UNIX - Ofimática 7 - Programación: C, C++, Java, Visual Basic,... - Internet: HTML, Páginas WEB, ... - Cursos de redes D) Ofertas de trabajo en este campo - Técnicos - Experiencia De la información recogida de una primera observación de un sistema informático basado en el ordenador personal podríamos establecer un esquema básico según se recoge en la figura siguiente. Este esquema nos permitirá estructurar la materia y será una guía para el estudio. 2.2. ESQUEMA DE SISTEMA INFORMÁTICO GENÉRICO PERIFÉRICOS DE SALIDA - Pantalla - Impresora + Inyección + Láser + Matricial + Térmica - Trazador gráfico - Sonido - Multimedia COMUNICACIONES - Serie Paralelo USB Firewire Infrarrojos Bluetooth MODEM Red Local Inalámbrica UNIDAD CENTRAL - MEMORIA EXTERNA CPU (µP) Unidad de control Memoria cache Memoria central + ROM + RAM Magnética - Disco flexible - Disco duro - Cinta - Otros Óptica - CD-ROM /DVD Magneto-óptica Flashdrive PERIFÉRICOS DE ENTRADA - Teclado - Ratón - Bola - Joystick - Lector + Ficha + Cinta + Barras - Sonido - Escáner - Imagen (Foto, TV) Figura 2.1. Arquitectura de un sistema monousuario. 2.3. Definiciones Para fijar algunas cuestiones definiciones que serán útiles. previas Informática: Tratamiento automático de la información. 8 se procede a dar algunas Dato: Cualquier entidad capaz de transportar información. Pueden ser analógicos o digitales. Señal: Representación eléctrica o electromagnética de los datos. Pueden ser analógicas o digitales. Señal analógica y señal digital: Se utilizarán como dos términos opuestos: Señal analógica: Es aquella que puede tomar cualquier valor dentro de un rango determinado. Señal digital: Es aquella que solamente puede tomar unos determinados valores dentro de un rango concreto. Existe una señal especial dentro de las digitales que es aquella que puede tomar solamente dos valores. Se denomina señal digital binaria. Bit: Un bit es un dígito binario. Aparece del inglés de BInary digiT. Es la unidad de información. Byte: Son ocho bits. Sistema binario y hexadecimal El sistema binario es el sistema de numeración en base 2. Esto hace que todas las cifras estén compuestas únicamente por ceros y por unos. Como en los ordenadores vamos a disponer de elementos que puedan tomar dos valores, el sistema binario es el adecuado para el trabajo dentro del ordenador. El sistema hexadecimal tiene como base 16. Su utilidad radica en que permite una conversión muy simple y rápida con el sistema binario y simplifica enormemente la escritura de cifras binarias. Códigos: Para convertir la información tal como la usan las personas en binario, se hace necesario la utilización de códigos. Los códigos más utilizados en los sistemas informáticos son: ASCII (American Standard Code for Information Interchange) EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) Soporte físico (Hardware) y Soporte lógico (Software). Los sistemas informáticos están constituidos por dos elementos trabajando en conjunto: Soporte físico (Hardware): comprende todo aquello que tiene consistencia física (componentes, circuitos, etc.) Soporte lógico (Software): es aquello que pone a trabajar a la parte física. Se suele concretar en los sistemas operativos y en los programas de aplicación. Proceso: "Conjunto de acciones software ejecutables, que transforma uno o más datos de entrada en datos de salida, incluyendo datos de eventos, tanto de entrada como de salida". Entorno software: "Todas y cada una de las partes del sistema, externas al software, en las que pueden suceder cambios de estado, los cuales pueden ser observados o causado por el software" 9 Evento externo: "Cualquier cambio de estado, en el entorno software, causado u observado por el propio software" Tipos de sistemas: + Monoprocesador: El sistema procesador. consta de elementos únicos. Tiene solamente un + Multiprocesador: Es el sistema en el que por lo menos está distribuida la unidad de procesamiento. Tiene más de un procesador. + Monotarea: El sistema realiza una tarea y no puede empezar la siguiente hasta que no acaba la actual. + Multitarea: El sistema puede realizar varias tareas al mismo tiempo. + Monousuario: El sistema atiende a un único usuario. + Multiusuario: El sistema puede atender a varios usuarios a la vez, de manera que a cada usuario le parece que le atiende únicamente a él. Ejemplos: MSDOS: Monoprocesador, monotarea, monousuario Windows: Monoprocesador, multitarea, monousuario UNIX, LINUX: Multiprocesador, multitarea, multiusuario El aspecto de un sistema de ordenador personal básico podría ser el de la figura: Monitor/TFT Disco Flex. Unidad Central CD-ROM/DVD Teclado Ratón Figura 2.2. Composición de un sistema ordenador personal básico. Dentro de la unidad central, al abrir la caja, se observa como elemento principal una placa que se denomina Placa base (mother board o main board, en inglés). 10 MODELO EN CAPAS USUARIO PROGRAMAS SISTEMA OPERATIVO FIRMWARE(BIOS) HARDWARE Placa base: µP Memoria ROM RAM CONTROL Ranuras de Expansión RELOJ Figura 2.3. Esquema de la placa base. De la observación de la placa se concluye que tiene un elemento central, que es el microprocesador (µP), una serie de circuitos que componen el "conjunto de chips" o "chipset" que permiten realizar las tareas encomendadas al microprocesador. La memoria, que se divide en memoria ROM y RAM. Además existen una serie de ranuras que permiten la ampliación del sistema y que se llaman ranuras de expansión. 2.4. Unidad central A continuación se va a presentar los elementos básicos de la unidad central 2.4.1. Unidad Central de Proceso CPU (Central Processing Unit), en español UCP (Unidad Central de Proceso). CPU: microprocesador en el caso de microordenador. La información que se maneja internamente se puede clasificar en: 11 Instrucciones y Datos (entre la CPU y la memoria) y señales de control (entre la unidad de central y el resto del sistema). Las instrucciones son las órdenes que debe ejecutar el ordenador. Unidad de control (CU: Control Unit): Interpreta las instrucciones y las ejecuta. Las órdenes se canalizan por el bus de control. Unidad aritmética y lógica (ALU: Arithmetic Logic Unit): Realiza las operaciones aritméticas o lógicas dando el resultado. DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN SISTEMA BASADO EN MICROPROCESADOR: El diagrama general de bloques de un computador es el siguiente: BUS DE DIRECCIONES < I/O < CONTROL CPU CONTROL > MEM. > BUS DE DATOS Figura 2.3. Esquema de sistema programable Sus tres bloques más importantes son: CPU (Unidad Central de Proceso o microprocesador), Memoria, I/O (circuitos de Entradas/Salidas). Además hay que considerar los caminos de interconexión entre ellos, denominados BUSES. También, aunque no aparece en el gráfico, es muy importante señalar que el sistema es síncrono, lo que significa que trabaja al ritmo de un reloj. UNIDAD CENTRAL. La CPU está constituida por el Microprocesador propiamente dicho, y en él se decodifican las instrucciones, realizándose operaciones aritméticas y lógicas con los datos según indiquen aquellas. más específicamente, las funciones principales de la CPU son: 1º Búsqueda y decodificación de cada instrucción. 2º Realización de las operaciones aritméticas y lógicas requeridas por cada instrucción. 3º Gobernar las direcciones de las posiciones de memoria. 4º Determinar mediante el uso de Registros de Estado y Flags, las condiciones resultantes de la operación realizada. 5º Transferir datos de la Memoria a los circuitos de Entrada/Salida, o viceversa. 6º Generar y recibir señales de control desde la Memoria y Entradas Salidas o hacia ellas. 7º Suministrar todas las señales de control temporal para los diversos Registros asociados o demás componentes de la propia CPU. MEMORIA: La Memoria es la encargada de almacenar de forma temporal o permanente los Datos y las Instrucciones del programa. Sus funciones principales son: 1º Almacenar las instrucciones del programa. 2º Almacenar Datos; tanto los suministrados por la CPU (resultados), como los que empleará ella (operandos). 3º Trabajar bajo la dirección de las señales de control de la CPU o del Controlador de Acceso Directo a Memoria (DMA). I/O (ENTRADAS/SALIDAS): Es la parte del sistema en donde los Datos digitales entran o salen bien 12 secuencialmente (un bit en cada pulso de reloj) o bien en paralelo (varios bits simultáneamente). Las misiones principales de los circuitos de Entrada/Salida son: 1º 2º 3º 4º Suministrar la interconexión entre los dispositivos periféricos y la CPU. Transmitir Datos y Comandos desde los periféricos a la CPU o viceversa. Transmitir Datos y Comandos desde los periféricos a la Memoria o viceversa. Indicar a la CPU cuándo los periféricos solicitan su servicio. Todas estas funciones las realizan los circuitos de I/O bajo la dirección de las señales de control de la CPU, por regla general. BUS: Son la agrupación de líneas de comunicación y permiten el transporte físico de la información entre los tres bloques mencionados. Hay tres buses: a) Bus de direcciones: Lleva la información de la dirección seleccionada por la CPU, tanto a la memoria como a la entrada/salida. El máximo de líneas es de 32, por lo que podrían existir 4.096 millones de direcciones (en cada dirección reside 1 byte). b) Bus de datos: transporta la información propiamente dicha entre los tres bloques. Puede ser de 8, 16, 32 o 64 líneas (1, 2, 4 u 8 bytes). c) Bus de control: transporta información que permite las señales necesarias para el funcionamiento: reloj, lectura/escritura, entrada/salida, etc. Tal como se ha visto, en los ordenadores actuales se utilizan básicamente los microprocesadores de la casa Intel, con 32 bits de bus de datos: Pentium: II, III, IV, Céleron. También se utilizan los de la casa AMD: K6, K7, Athlon. Recientemente se han presentado los microprocesador de 64 bits de bus de datos tanto de Intel como de de AMD (Athlon 64 FX). Está previsto (EL MUNDO de 2 de octubre de 2003) que Intel lance el Pentium V, en versiones de 32 y de 64 bits, con unas velocidad de 5 a 7 GHz. CAPÍTULO 3. MEMORIAS. 3.1. Introducción. Bajo el término de "memoria" se engloban todos los dispositivos que son capaces de almacenar información. En nuestro caso esta información siempre es digital, por lo que la memoria comprenderá un conjunto de bits. Para facilitar la comprensión de la función realizada se puede realizar una comparación con otros tipos de almacenamiento de información, como son: libros, cuadernos papeles, agendas, etc. Las memorias almacenan la información que va a manejar el ordenador. Esta información se guarda en forma de bits, que son unidades de información que sólo pueden tomar los valores «0» y «1». Normalmente, se suele emplear como medida de la capacidad de almacenamiento de las memorias el byte, que es una agrupación de ocho bits. Además, esta agrupación se suele tomar como base para medir memorias, ya que cada byte almacena un carácter. Se emplean múltiplos como el Kilobyte, que equivale a 210 (1.024 bytes), el Megabyte, que vale 220 (1.024 Kilobytes o 1.024 x 1.024 bytes) y el Gigabyte que es 230 (1.024 Megabytes o 1.024 x 1.024 x 1.024 bytes). La memoria total se organiza según una jerarquía, atendiendo a la capacidad y a la velocidad de acceso. De más próxima a más externa se puede hablar de: 13 Memoria Caché (primaria y secundaria) Memoria interna (RAM y ROM) Memoria de masa o externa Magnética: En disco rígido En disco flexible En cinta Óptica En CD-ROM/DVD Otros soportes Memoria en papel Según se va descendiendo en la relación anterior se aumenta en capacidad y se disminuye en velocidad de acceso. En la actualidad las dos primeras son electrónicas, realizadas con componentes de semiconductores. Las siguientes son magnéticas y la última es óptica. Están en desarrollo, existentes, pero con escasa difusión, los dispositivos magneto-ópticos. 3.2. Memoria Cache. Es una memoria RAM estática muy rápida, pero generalmente de baja capacidad (256 o 512 KBytes). Trabaja bajo el supuesto que la mayoría de los accesos a memoria se realiza en direcciones próximas, por lo que se trabaja duplicando una zona de memoria RAM en la memoria cache. Cuando el microprocesador realiza una acceso a memoria, busca en primer lugar en el cache, si está lo utiliza, si no está va a buscarlo a la memoria RAM general y el sistema de memoria cache traslada la zona colindante. Existen dos tipos de memoria cache: - L1 (Level 1 o nivel 1): se encuentra integrada en el procesador y es la de mayor velocidad. - L2 (Level 2 o nivel 2): Suele colocarse externamente, aunque algunos microprocesadores también la llevan integrada. 3.3. Memoria interna (electrónica): Dentro de las unidades internas de memoria, debemos distinguir entre las RAM y las ROM. Las memorias RAM (Random Access Memory) son aquellas que permiten su lectura y escritura, mientras que las ROM (Read Only Memory) sólo pueden ser leídas. Este comportamiento diferente hace que los dos tipos de memorias se empleen en tareas distintas, como veremos más adelante. Por lo demás, las características son comunes. Un microordenador cualquiera deberá tener una combinación adecuada de memoria RAM y ROM para funcionar correctamente como tal. La memoria RAM será la que realice el almacenamiento temporal de datos y programas, una vez que el ordenador esté encendido, mientras que la memoria ROM retendrá la información necesaria para que el sistema arranque en el momento del encendido y funcione sin problemas después. 3.3.1. ROM. Los avances en la tecnología de fabricación de memorias han permitido la aparición de dispositivos ROM modificables (EPROM, EEPROM, etc.), pero su coste y la dificultad en el cambio de información las relegan a aplicaciones muy particulares. Debido a sus características, las memorias ROM no pierden sus datos cuando se desconecta la fuente de alimentación, por lo que se emplean para almacenar informaciones de gran valor, como los pasos que debe seguir el ordenador en el momento de arrancar o los comandos necesarios para traducir o interpretar las instrucciones de los lenguajes de programación. 14 3.3.1.1. ROM de máscara. Las ROM "puras" son aquellas cuyo contenido se establece en el momento de la fabricación. Por esto reciben el nombre de programables por máscara, ya que en el proceso de fabricación las máscaras se realizan de forma que las posiciones almacenarán la información permanentemente. La utilización de estas memorias se justifica en caso de grandes series de fabricación, ya que los procesos de creación de máscaras específicas son caros, costando prácticamente lo mismo hacer 1 que hacer 1.000. 3.3.1.2. PROM. La denominación significa (Programmable ROM). En estas memorias el proceso de grabación es destructivo, de forma que se fabrican "en blanco" o "vírgenes" con todas las posiciones a "0" o a "1", según los tipos, y es el usuario quien las programa mediante un equipo adecuado ("ad hoc"). Una vez grabadas, su contenido es inalterable. Se utilizan en pequeñas series de fabricación. Suelen estar constituidas por un matriz cuyas conexiones pueden romperse fundiendo unos fusibles integrados en la fabricación. Programar estas memorias consiste en romper los enlaces necesarios. En algunos tipos hay un fusible general que impide nuevas grabaciones. 3.3.1.3. EPROM. El nombre de EPROM proviene de Erasable (borrable) PROM. Significa que puede modificarse el contenido por los métodos adecuados. También reciben el nombre de RPROM (Reprogrammable ROM). Estas memorias se graban con el equipo adecuado y se pueden borrar haciendo incidir rayos ultravioletas a través de la ventana que llevan incorporada en el encapsulado, durante unos 20 a 30 minutos. Una vez borrada puede volver a grabarse. Las veces que se puede repetir este proceso puede estar limitado por la degradación interna producida. Se utilizan en la construcción de prototipos y de series muy pequeñas. 3.3.1.4. EEPROM. Significa (Electrically Erasable ROM). Su contenido puede variarse con métodos eléctricos estando conectada al sistema. Tienen el inconveniente de ser más caras que las anteriores, siendo las rutinas de grabación más complejas o pueden necesitar un hardware adicional. 3.3.1.5. FLASH. Se borra toda la memoria, de forma rápida, con lo que se debe volver a escribir entera. Son del tipo no volátil. 3.3.1.6. OTP. Significa One Time Programmable. Se programan una sola vez. Son EPROM sin ventana de borrado. 3.3.2. RAM. Las memorias RAM cumplen una función de almacén intermedio de datos y programas, ya que cuando se apaga el ordenador, la información contenida en ellas desaparece. Por ello, se emplean para guardar temporalmente programas, o parte de ellos, que se utilizan a menudo, para depositar cálculos intermedios, cuando se realizan operaciones complicadas, valores de variables o el texto que se está procesando. 15 Hay una memoria especial, que es del tipo RAM, pero viene a comportarse como una ROM. Se trata de la memoria en la que se almacenan los datos del SETUP y de la hora y fecha. Cuando se apaga el ordenador, una pila sigue alimentado esta memoria, con lo que se mantiene los datos. Se denomina NVRAM ( Non Volatile RAM) En la práctica se están utilizando dos tipos de memoria RAM, la elección de una u otra se suele realizar por cuestiones económicas. Se denominan memoria estática y memoria dinámica. 3.3.2.1. SRAM. SRAM (Static Random Access Memory). Una vez escritas, mantienen la información (mientras exista alimentación) La hay asíncrona (si no puede seguir la velocidad del bus) (velocidad de 20 ns) y síncrona (velocidad de 10 ns). La utilizada en la actualidad aparece con el nombre de PB SRAM (Pipelined Burst RAM). Puede realizar tareas de entrada y de salida de información en paralelo (velocidad del orden de 5 ns). 3.3.2.2. DRAM DRAM (Dymamic Random Access Memory). Mantienen la información durante un tiempo relativamente breve, por lo que necesitan reescribir la información. Este proceso se denomina Refresco de memoria. La memoria RAM suele aparecer como chips montada en placas conocidas como SIMM (Single In-line Memory Module) con 30 o 72 contactos. La DIMM (Dual In line Memory Module) o RIMM (Rambus In-line Memory Module). Esto pueden ser de 168 contactos (trabajando a 64 bits) o de 188, y pueden aparecer en formato EDO RAM y el más moderno de DDR (Double Data Rate SDRAM). La opción de RIMM, que es un tipo de memoria denominada RAMBUS, es propietaria por la que hay que pagar royalties. En su momento existieron los DIP (Dual In-line Package) y los SIP (Single In-Line Package) que en la actualidad no se emplean. La memoria SDRAM (Syncronuos Dynamic RAM) aparece en formato de 168 contactos. Permite un trabajo coordinado con el reloj de la Unidad Central. Funciona a 100 MHz, con tiempos de acceso de 10 ns. La RDRAM Direct Rambus que se está desarrollando para trabajar en las tarjetas gráficas AGP. Una mejora es la DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) que funciona a doble velocidad de datos. Se pueden mencionar las SLDRAM que pueden funcionar a velocidades de 400 MHz e incluso 800 MHz que se puede utilizar en equipos servidores. Y las ESDRAM, de Alpha, que funcionan a 133 Mhz. 3.3.3. MAPA DE MEMORIA. En los sistemas basados en microprocesador, la memoria se organiza según unas dirección en función del tamaño de palabra disponible y el número de líneas disponibles determina el tamaño máximo de la memoria. La organización de la memoria en direcciones se denomina Mapa de Memoria. MAPA DE MEMORIA DEL PC El 8086 tiene 20 líneas de dirección -> 1 MB de memoria. El 80286 tiene 24 líneas de dirección -> 16 MB de memoria. El 80386 y posteriores tienen 32 líneas de dirección -> 4.096 MB de memoria. 16 DECIMAL HEXADECIMAL FUNCIÓN 0000 0FFFF (Ver 1) CÓDIGOS DEL DOS 64 KB 128 KB 10000 1FFFF PROGRAMAS RESIDENTES 128 KB 640 KB 20000 9FFFF Memoria convencional: Programas 640 KB 688 KB A0000 ABFFF Pantalla EGA O VGA 688 KB 720 KB AC000 B3FFF Pantalla Monocromo 720 KB 752 KB B4000 BBFFF Pantalla CGA 752 KB 768 KB BC000 BFFFF Ampliación para las pantallas EGA/VGA 784 800 800 976 KB KB KB KB C0000 C7FFF C8000 F3FFF ROM adicional 976 KB 1.024 KB F4000 FFFFF ROM del Sistemas BIOS (Basic Input Output System) 1.024 KB 1.088 KB 100000 10FFFF Memoria Alta (HMA) 1 MB 16 MB 100000 FFFFFF Memoria extendida (límite en los µP 80286) FFFFFFFF Resto de memoria extendida disponible en los micros 80386 y posteriores. 0 KB 64 KB Hasta 4.096 MB Control de disco duro. Por razones históricas debido al incremento paulatino y al uso que de la memoria hacen algunos sistemas operativos (como el MS-DOS y WINDOWS 3.XX), se habla de: Memoria convencional: Es la memoria propia del DOS. Llega hasta los 640 KB. Memoria superior (UMB) Es la comprendida entre los 640 K y el 1.024 K. En esta zona se sitúa la ROM (en la parte más alta: segmento F) y la memoria de video. Memoria Alta (HMA): Es la comprendida entre 1.024 y 1.088 (los 64 Kbytes por encima de 1 MB). Memoria extendida: Es la memoria por encima de 1MB. Necesita del uso de un controlador de memoria extendida (HIMEM.SYS). Llega hasta los 4.096 MB. Memoria Expandida: Se llama también paginada. Es el espacio comprendido entre los 640 KB y 1 MB, y utiliza bloques o páginas de memoria de un tamaño determinado (típicamente de 64 KB). 17 18 CAPÍTULO 4. MEMORIA EXTERNA (MAGNÉTICA) Además de la memoria interna, ya vista, se hace necesario la existencia de una memoria externa, principalmente por dos motivos: capacidad y permanencia. La memoria interna es limitada y no permite almacenar toda la información de programas, datos, etc. que se utilizan. Además es volátil, de manera que al apagar el ordenador se pierde la información. Por eso las características principales de las memorias externas son su capacidad y su no volatilidad. Por otro lado las memoria externa no es tan rápida como la interna, por lo que trabajan de forma conjunta transfiriendo información según se demanda entre ambos sistemas. La más utilizada es la memoria en soporte magnético (memoria magnética) y a continuación la óptica y la magneto-óptica. Memoria de masa o externa Magnética: En disco rígido En disco flexible En cinta Óptica En CD-ROM Magneto-óptica Otros: - Discos duros portátiles Ramdrive Memorias sueltas: Compact Flash, etc. Fluorescente 4.1. Breve introducción al magnetismo. El electromagnetismo viene a reunir en un solo concepto lo que anteriormente se había considerado como dos fenómenos inconexos: el campo eléctrico y el campo magnético. El fenómeno que sirvió como punto de partida para relacionar ambos conceptos fue descubierto por Christian Oersted a principios del siglo XIX; dicho investigador descubrió que una corriente eléctrica actuaba sobre una aguja magnética desviándola. Tras unas experiencias de Oersted y Ampere, James C. Maxwell planteó en cuatro leyes la teoría electromagnética. Leyes de Maxwell: Estas leyes compendian todo el fenómeno electromagnético. Ponen de manifiesto que dos fenómenos que empezaron estudiándose como algo totalmente independiente, en realidad, son dos aspectos de un mismo fenómeno (en negrita las magnitudes vectoriales). x . . x E D B H = -( B/ t) = = 0 = j + ( D/ t) D = E B = µ H rot div div rot E D B H = -( B/ t) = = 0 = j + ( D/ t) [B = µo (H+M)] µr = µ / µo ; Xm = M / H ; µr = 1 + Xm = Operador nabla o de Hamiltong =( -- i + -- j + -- k) x y z E = vector Intensidad de Campo Eléctrico (Newtons/Culombio en MKS) D = " Inducción Eléctrica. 19 B = " H = " " Magnética (Tesla en MKS, Gauss en CGS, 1 Tesla = 104 G). Intensidad de Campo Magnético(Amperios/m en MKS, Oersted en CGS, 1 A/m = 4 10-3 Oe). M = Magnetización del sólido = densidad de carga eléctrica. j = " de corriente eléctrica. = rigidez dieléctrica. o = r. del vacío. = r o µ = permeabilidad magnética. µo = p. del vacío. µr = p. relativa. µ = µr µo Xm = susceptibilidad magnética. Sommerfield demostró el paralelismo entre: E <--> B D <--> H <--> 1/µ A los efectos que nos ocupan nos interesa señalar los siguientes hechos: * Una corriente eléctrica crea un campo magnético. * Un campo magnético variable crea una corriente eléctrica. * Existen materiales que pueden almacenar un cierto magnetismo en función de la inducción magnética aplicada sobre ellos. Del primer enunciado se deduce la aparición de un campo magnético artificial proporcional a una corriente eléctrica, que podemos controlar fácilmente. Se puede reforzar la acción utilizando una disposición del conductor en forma de solenoide (bobina) y utilizando dentro de la misma un núcleo de material adecuado. Para construir dispositivos capaces de inducir un campo eléctrico grande se dispone en forma un núcleo casi cerrado, de cabezal magnético. En la zona de separación, llamada entrehierro aparece un campo magnético fuerte. Este campo magnético es proporcional a la intensidad y sentido de la corriente que atraviesa la bobina. Con esto se puede almacenar un campo magnético sobre el soporte adecuado. Por el contrario, si se hace circular una superficie sobre la que se han creado diversos recintos magnéticos, aparecerá una corriente sobre la bobina de la cabeza lectora. Clasificación de los materiales según su comportamiento magnético: Mediante métodos adecuados pueden medirse las propiedades magnéticas de cualquier sustancia y clasificarla según los resultados obtenidos en: diamagnéticas, paramagnéticas, ferromagnéticas y ferrimagnéticas. Para realizar esta clasificación se atiende a las susceptibilidades y las magnetizaciones de saturación, así como la variación de dichos valores con la temperatura. Las propiedades magnéticas aquí consideradas se deben enteramente a los electrones de los átomos, que tienen un momento magnético en virtud de su movimiento. Si la resultante de todos los momentos de los diversos electrones de un átomo es nula, por cancelarse entre sí, la sustancia es diamagnética ( Xm < 0 => µ < µo). Si por el contrario, la cancelación es solamente parcial, la sustancia es paramagnética (Xm = 0 => µ = µo), ferromagnética (Xm >> 1 => µ >> µo), o ferrimagnética. 20 Diamagnéticas: presentan lo que podría llamarse un magnetismo negativo. Reaccionan al campo aplicado oponiéndose a su paso. Presentan una gran reluctancia a las líneas de fuerza. Son diamagnéticos los gases nobles, la sal común, el C (diamante), el Ge y el Si. Paramagnéticas: Son prácticamente neutros, de forma que ni favorecen, ni impiden el paso de líneas de fuerza por ellos. Un material paramagnético consiste en átomos o moléculas con momento magnético, pero que queda compensado entre todos los elementos que forman el cuerpo. Responden de forma inversa con la temperatura debido a la agitación térmica, de forma que a bajas temperaturas se imanta con facilidad, pero a altas temperaturas se opone al paso de las líneas de fuerza. Ferromagnéticas: Son aquellas capaces de adquirir propiedades magnéticas al someterlos a la influencia de campos magnéticos. Los materiales más representativos son el hierro, al cobalto y el níquel, a los que se pueden añadir el Gadolinio y Disprosio. Favorecen el paso de las líneas de fuerza. Si se observan las curvas de magnetización, se aprecia que el valor de saturación depende del material empleado, pero el campo necesario para producir este valor de saturación depende de la estructura específica del material del que se trate. En cualquier caso el valor de magnetización alcanzado en un material ferromagnético puede ser del orden de un millón de veces superior al alcanzado en los paramagnéticos. Por encima de una cierta temperatura, denominada temperatura de Curie, los ferromagnéticos pasan a convertirse en paramagnéticos, perdiendo la magnetización que tuvieran. Ferrimagnéticas: Son aquellas que tiene una magnetización espontánea de los domínios a temperatura ambiente. Esta magnetización desaparece por encima de una cierta temperatura, llamada temperatura de Curie. Constituyen las ferritas. Ciclo de Histéresis: En los materiales ferromagnéticos se produce el siguiente efecto al aplicar un campo magnético sobre él: Partiendo de material virgen (B=H=0) si aumentamos el valor de H, B crece según la parte a de la curva, de forma que pequeños incrementos de H producen fuertes variaciones de B. Esto ocurre hasta llegar a un valor máximo de B, llamada valor de saturación. Si ahora desaparece la causa de la imantación (haciendo H=0) lo que ocurre es que el material queda cargado con un valor remanente Br. (H = Br/µo). Invirtiendo el sentido del campo H hacemos decrecer B. Hc = campo coercitivo => hace B = 0. Si se sigue aumentando llegaremos al valor de saturación negativo y al desaparecer queda -Br, una imantación de signo contrario a la anterior. Si se vuelve a aumentar H, B alcanza de nuevo el valor de saturación. 21 Figura 4.1. Lazo de histéresis de un material ferromagnético. Esto implica que el material es capaz de almacenar información ("tiene memoria"). Del ciclo de histéresis se pueden obtener dos importantes para la composición del material magnético: características muy 1 - El magnetismo remanente debe ser bastante elevado, lo que asegura la permanencia de la información recogida (ciclo cuadrado y alto). 2 - La fuerza magnética necesaria para cambiar la orientación debe ser pequeña (ciclo estrecho). 4.2. Disco flexible (floppy-disk o disquette). El disco flexible está compuesto por una lámina delgada de material plástico (mylar), que sirve de sustrato, recubierta por una capa muy fina (algunas micras) de partículas de óxido de hierro. Cada partícula es capaz de almacenar los dos polos de un campo magnético. La orientación de este campo magnético depende la orientación del último campo magnético aplicado con intensidad suficiente como para influir en el disco. Para su utilización llevan una cubierta protectora. De esta forma se procura evitar el almacenamiento de suciedad sobre el óxido de hierro, como ocurre cuando se toca la superficie magnética con los dedos y de esta forma se recubre con grasa que impida una lectura o escritura correcta. En este sentido los discos modernos están totalmente recubiertos. Según la densidad de las partículas de óxido se podrá grabar más o menos información. Los más habituales son los de doble densidad ("double density" o DD). En la actualidad prácticamente solo se utilizan los de alta densidad ("high density" o HD). Del disco se puede utilizar una sola cara ("single sided" o SS), ya no se utilizan, siendo lo más habitual que se utilicen las dos caras del disco ("double sided", DS o 2) Para utilizar el disco se procede al "formateo". Este formateo consiste en dividir el disco en sectores concéntricos denominados PISTAS ("tracks"). Cada una de estas pistas se divide en varias partes denominadas SECTORES. En cada sector hay una cantidad fija de información. Dependiendo del tipo de disco puede ser 512 Bytes o 1.024 Bytes. Los tipos de discos flexibles más utilizados en los ordenadores personales son los siguientes: Diámetro Características * 5 ¼" Dos caras / doble densidad (320 KB / 360 KB). 40 pistas / c. 8 ó 9 sect. 512 bytes/sector * 5 ¼" Dos caras / doble dens. alta capacidad (1,2 MB). 80 pistas / c. 15 sectores/pista, 512 bytes/sector * 3 ½" Dos caras /doble densidad (2DD) (720 KB) (Two Sided/Double density) 80 pistas / c. 9 sectores/pista, 512 bytes/sector * 3 ½" Dos caras / Alta densidad (2HD)(1,44 MB)(Two Sided/High density) 80 pistas / c. 18 sectores/pista, 512 bytes/sector 22 Densidades: Pistas por pulgada (tpi: tracks per inch): 48, 96 o 135 tpi. Bits por pulgada (bpi: bits per inch): 5.876, 9.646 ó 17.434 bpi El dispositivo lector/grabador ("driver" o disquetera) consta de dos partes diferenciadas: A - Parte electromecánica. B - Parte electrónica. A - Parte electromecánica. La parte electromecánica consta de un motor que hace girar el disco a una velocidad fija igual a 300 revoluciones por minuto. Como parte electromecánica está también el motor paso a paso que sitúa el cabezal magnético sobre la pista adecuada. Esta operación es muy delicada pues se requiere buena precisión y que no existan rebotes ni vibraciones. En cualquier caso siempre existe un tiempo desde que se sitúa la cabeza hasta que se puede leer ("setting time"). El cabezal de lectura/escritura está compuesto por una bobina enrollada a un núcleo de ferrita con una abertura en la parte de contacto del disco. Para que el contacto no sea destructivo, se coloca una pieza de cerámica alrededor de ese núcleo que suaviza el contacto, obteniendo a su vez la máxima señal. El contacto entre cabezal y disco es fundamental ya que cualquier imperfección en esta cerámica o un contacto no-plano puede distorsionar las señales electrónicas pudiendo darse el caso de llegar a dañarlo irreversiblemente. B - Parte electrónica. Pueden distinguirse cuatro partes fundamentales: - Control del motor paso a paso: Como entrada recibe dos señales, una de pulsos indicándole la cantidad, y otra señalándola la dirección de movimiento. Estas señales las convierte en corrientes de excitación de las bobinas del motor paso a paso. Al ser las bobinas de baja impedancia, hay que disponer de amplificadores de corriente (drivers). - Circuitos de lectura/escritura: Son conversores analógico/digitales y digitales/analógicos, respectivamente. El circuito de escritura traduce la señal procedente del sistema en señal almacenable mediante generadores de corriente, que a su vez crean un campo magnético fuerte en la cabeza que opera sobre el disco. El circuito de lectura consta de un amplificador que hace disponible la señal recogida por la cabeza que reposa sobre el disco. A continuación se filtra esta señal y se pasa por un conversor analógico/digital para obtener los pulsos de salida. - Información sobre el disco: Existen varias señales que suministran una información del estado del disco: 23 + Indicación de disco protegido ("write protect"): Es una señal que envía el sistema e impide escribir sobre el disco, evitando la pérdida de la información actual. La indicación de protección consiste en una parte hueca en la carcasa del disco que permite, cuando está abierta, la escritura sobre el disco y la impide cuando está cerrada. El circuito detector suele estar constituido por la combinación de un diodo LED y un fototransistor. + Indicación de cara sencilla o doble: Hay que evitar intentar grabar sobre las dos caras de un disco con una sola cara activa. + Indicador de pista 0 ("track 0"): Esta señal se utiliza para tener una pista de referencia. Esto es necesario al ser el movimiento del cabezal relativo (10 pistas hacia adelante o hacia atrás) hay que tener una referencia. La detección de pista cero se realiza al introducir el disco, mediante unos circuitos que localizan un máximo de señal en el lugar correspondiente a esta pista. + Indicación de principio de pista (index): Es un agujero en el disco que permite determinar la posición a partir de la cual se empiezan a contar sectores. Esta señal es necesaria al ser las pistas circunferencias, y poder introducirse el disco en cualquier posición de forma aleatoria. En los discos de 3 1/2 se fija la posición por la chapa de enganche al motor de la unidad. + Indicación de preparado (ready): Sirve para indicar cuándo se han cumplido una serie de condiciones necesarias para poder empezar a trabajar. Para esto el disco debe estar situado en el interior del driver, la puerta cerrada, y se deben haber detectado los pulsos de principio de pista. - Circuitos de las bobinas: Se encargan de la carga del cabezal ("head load"), que permite el contacto del cabezal con el disco, y el otro impide interrumpir el acceso al disco cuando éste está siendo leído. Funcionamiento del disco: - Escritura: La cabeza tiene dos excitadores arrollados en sentido contrario. Unos diodos hacen actuar a uno u otro excitador magnetizando la bobina en un sentido o en otro, en definitiva creando un "cero" o un "uno". - Lectura: Los flujos magnético recogidos por el cabezal aparecen como una señal analógica, básicamente con zonas positivas y con zonas negativas. Esta señal se filtra para eliminar ruidos, y a continuación se digitaliza para obtener una serie de impulsos ("uno") o falta de impulsos ("cero"). Hay que recordar que para la correcta utilización de los discos flexibles se deben observar una serie de cuidados: - No deben acercarse monitores, etc. a campos electromagnéticos intensos: altavoces, 24 - No deben exponerse centígrados. a temperaturas elevadas de mas de 50º grados - No deben someterse a esfuerzos mecánicos intensos: caídas, doblados, etc. 4.2.5. Parámetros de los discos flexibles: A modo de referencia se dan algunos valores de los discos flexibles. Tipo de unidad: 5 1/4", 3 1/2 " Capacidad total: KB, MB Densidad de pistas: 48/96/135 tpi (tracks per inch) Densidad de grabación: 5.000 a 17.000 bpi (bits per inch) Velocidad de rotación: 300/360/600 rpm (revoluciones por minuto) Velocidad de transferencia: 250/500 kbits/s Tiempo de acceso: 95/175/94 ms Número de pistas: 40/72/160 4.3. Disco rígido o duro (hard disk: HD). 4.3.1. Descripción. El soporte, en vez de plástico, es de aluminio perfectamente pulido de 0,6 a 2 mm de espesor, con una fina película de material magnético que cubre las dos superficies. Esto permite que pueda girar a una mayor velocidad siendo del orden 4.000 rpm. También se consiguen mayores densidades de grabación por unidad de superficie y una mayor velocidad de transferencia de datos. La velocidad se mantiene mediante un "servomecanismo" que limita los cambios al 0,1%. El cabezal no apoya sobre la superficie del disco, con lo que se evita desgaste, sino que se sitúa a unas 0,5 µm. Esto hace que haya que evitar las partículas de polvo, que pueden medir unas 20 µm de diámetro. Por esto es necesario que los discos duros estén sellados y las entradas de aire lleven un microfiltro que impida el paso de las partículas de polvo. Para proteger las cabezas y los datos grabados conviene que las cabezas reposen fuera de las pistas activas en los momentos en los que no se utiliza. Esta maniobra se denomina "aparcamiento" y puede ser manual o automático. En el manual una instrucción del S.O. se encarga de hacerlo. En la actualidad prácticamente todos los discos incorporan el aparcamiento automático que detecta el instante en el que se apaga el equipo y con la energía acumulada o mediante un resorte se colocan en la zona de aparcamiento. También cuando permanece un cierto tiempo inactivo suelen colarse las cabezas fuera de la zona activa. Al igual que los discos flexibles, para poder utilizarse debe formatearse. Este formateo puede ser: Formateo a bajo nivel y a alto nivel. El formateo a bajo nivel consiste en realizarlo desde el lenguaje ensamblador. Se suele realizar solamente la primera vez o si el disco ha sufrido algún percance serio, como el ataque de un virus muy potente. Suelen realizarlo personas expertas. El de alto nivel se realiza desde el Sistema Operativo, aunque tampoco suele ser frecuente, está al alcance del usuario. Se pueden citar que discos como los QUANTUM (www.quantum.com) que giran a 10.000 rpm, tienen tiempo de búsqueda de 4,7 ms y tamaños de más de 100 GB. 4.3.2. Controladoras del disco duro. La interface es la conexión entre el mecanismo de la unidad de disco y el bus del sistema. Define la forma en que las señales pasan entre el bus del sistema y el disco duro. En el caso del disco, se denomina controladora o 25 tarjeta controladora, y se encarga no sólo de transmitir y transformar la información que parte de y llega al disco, sino también de seleccionar la unidad a la que se quiere acceder, del formato, y de todas las órdenes de bajo nivel en general. La controladora a veces se encuentra dentro de la placa madre. Existen varios tipos de controladoras, siendo la diferencia más importante la velocidad de transferencia: Controladora ST 506 Velocidad 1 MBps ESDI SCSI IDE EIDE IDE-UDMA SCSI Ultra 2,5 4 5 10 33-66 80-160 MBps MBps MBps Mbps MBps MBps ST 506 La desarrolló SEAGATE, una de las mayores fabricantes de discos duros. Es un interface a nivel de dispositivo. Fue el primer interface utilizado en los PC’s. Proporciona un valor máximo de transferencia de datos de menos de 1 Mbyte por segundo. Actualmente esta desfasado y ya no hay modelos de disco duro con este tipo de interface. El formato máximo de esta controladora es: 1.024 cilindros, 63 sectores y 16 cabezales. Sector: 512 Bytes Esto hace un máximo de 504 MBytes. ESDI (Enhanced Small Devices Interface) Se utilizó en la PS/2 de IBM. Es un desarrollo de la anterior. La parte lógica decodificadora se integró en la propia unidad, permitiendo elevar la velocidad de transferencia de datos (entre 1,25 y 2.5 Mbytes por segundo).Ya ha dejado de utilizarse este interface y es difícil de encontrar. IDE (Intelligent Drive Electronics) (Integrated Device Equipment) Es el utilizado en la actualidad. Data de 1984. La controladora está ligada al disco duro y se une mediante un cable de 40 polos que se conecta mediante una placa en una ranura de expansión. Tiene un bajo consumo mediante un estado de "hibernación". Íntimamente relacionado con el IDE, tenemos lo que se conoce como ATA, concepto que define un conjunto de normas que deben cumplir los dispositivos. Años atrás la compañía Western Digital introdujo el standard E-IDE (Enhanced IDE), que mejoraba la tecnología superando el límite de acceso a particiones mayores de 528 Mb. y se definió ATAPI, normas para la implementación de lectores de CD-ROM y unidades de cinta con interfaz IDE. E-IDE se basa en el conjunto de especificaciones ATA-2. Como contrapartida comercial a E-IDE, la empresa Seagate presento el sistema FAST-ATA-2, basado principalmente en las normas ATA-2. En cualquier caso a los discos que sean o bien E-IDE o FAST-ATA, se les sigue aplicando la denominación IDE como referencia. Para romper la barrera de los 528 Mb. las nuevas unidades IDE proponen varias soluciones: * El CHS es una traducción entre los parámetros que la BIOS contiene de cilindros, cabezas y sectores (ligeramente incongruentes) y los incluidos en el software de sólo lectura (Firmware) que incorpora la unidad de disco. * El LBA (dirección lógica de bloque), estriba en traducir la 26 información CHS en una dirección de 28 bits manejables por el sistema operativo, para el controlador de dispositivo y para la interfaz de la unidad. EIDE (Enhanced IDE) Es una mejora del anterior. Logra una mejora en las prestaciones. Puede soportar hasta cuatro unidades de disco duro, siendo uno el maestro (master) y el resto los esclavos (slaves). El acceso UDMA (Acceso a Memoria Ultra Directo) consigue velocidades de acceso de 33 Mbps, 66 Mbps y pueden llegar a 100 Mbps. ATA En la actualidad los discos duros se conectan en base a la conexión ATA paralelo, que permite una tasa elevada de transferencia. Sin embargo está empezando a imponerse el Serial ATA que consigue velocidades de 1,5 Gbits/segundo o 150 Mbytes/segundo (se transmiten 10 bits por cada byte), y están previstos el Serial ATA a 3 Gb/s y a 6 Gb/s, como evoluciones futuras. SCSI (Small Computer System Interface) Sirve para controlar más dispositivos además de discos duros: CD-ROM, Escáner, etc. pudiendo controlar un sola interfaz varios de estos dispositivos a la vez. Se comunica con el sistema a través de un bus propio. Es un interface a nivel de sistema, diseñado para aplicaciones de propósito general, que permite que se conecten hasta siete dispositivos a un único controlador. Usa una conexión paralela de 8 bits que consigue un valor máximo de transferencia de 5 Mbytes por segundo. Actualmente se puede oír hablar también de SCSI-2 que no es más que una versión actualizada y mejorada de este interface. Es el interface con más futuro, si bien tiene problemas de compatibilidad entre las diferentes opciones de controladoras, discos duros, impresoras, unidades de CD-ROM y demás dispositivos que usan este interface debido a la falta de un estándar verdaderamente sólido. Las mejoras del SCSI-2 sobre el SCSI tradicional son el aumento de la velocidad a través del bus, desde 5 Mhz a 10 Mhz, duplicando de esta forma el caudal de datos. Además se aumenta el ancho del bus de 8 a 16 bits, doblando también el flujo de datos. Actualmente se ha logrado el ancho de 32 bits, consiguiendo velocidades teóricas de hasta 40 Mbytes / seg. Los interfaces IDE y SCSI llevan la electrónica del controlador en el disco, por lo que el controlador realmente no suele ser mas que un adaptador principal para conectar el disco al PC. 4.4. Cinta (streamer). La cinta magnética (tape) tiene un soporte en forma de cinta de plástico recubierta por un material magnético, que se arrollan sobre un carrete, una bobina o formando una caja ("cassette"). La unidad de cinta está compuesta por unos tambores para la cinta, una serie de rodillos que conducen la cinta, unos sensores y unos cabezales que leen o escriben información sobre el soporte magnético. En la cinta existen una marcas que señalan el inicio de la cinta (BOT: Beginning Of Tape) y el fin de la misma (EOT: End Of Tape). Los sensores son los encargados de detectar estas marcas así como determinar la posición de la cinta en cada momento, así como la ausencia de la misma. 27 El soporte ha de ser estable, se fabrica de mylar de media pulgada de ancho y del orden de 30 µm de espesor. El espesor del material magnético viene a ser de 15 µm. Los carretes tienen una longitud de 800 metros. La información va dispuesta a lo largo de la cinta en forma de pìstas longitudinales. Cada pista almacena un bit de los que forman el byte. Además se añade otro bit de control que se llama de paridad. Debido a su estructura pueden almacenar una gran cantidad de información (desde varios MBytes hasta GBytes), con densidades de más de 10.000 bpi (bits per inch: bits por pulgada). Se utilizan para almacenamiento de grandes cantidades de información, a la que se accede de forma poco frecuente, ya que al ser memorias de acceso secuencial el tiempo de acceso medio es muy alto y no son útiles como memorias de trabajo. Los parámetros más importantes para considerar las cintas son: Ancho de cinta: Marca las dimensiones exteriores y la capacidad de la cinta. Se mide en pulgadas, fracciones de pulgada o milímetros. Capacidad: Es la cantidad total de información que puede almacenar una cinta. Se mide en Bytes o en sus múltiplos. Densidad de grabado: Es el número máximo de bits por pulgada (bits per inch: bpi) que puede grabarse. Número de pistas: Depende del cabezal utilizado. Velocidad de la cinta: Es la velocidad lineal de la cinta en el momento de lectura o escritura. Se mide en pulgadas por segundo (inchs per second: ips). A veces también es importante las velocidades de avance o retroceso rápido. Velocidad de transferencia: Es la cantidad de información que puede leerse o grabarse por unidad de tiempo. Se mide en bits por segundo. 4.5. OTRAS MEMORIAS. Se incluyen aquí otros sistemas auxiliares, magnéticos, aunque se mencionan otros elecrtónicos. que básicamente son 4.5.1. TAMBOR. El soporte es un cilindro sobre el que se deposita la sustancia magnética en la superficie lateral. Este tambor está girando permanentemente a gran velocidad (10.000 rpm). Se divide en pistas circulares teniendo una cabeza cada una. Con esta disposición se consiguen tiempos de acceso menores que en el disco, pero con menos capacidad y a un mayor precio. 4.5.2. LÁMINAS MAGNÉTICAS. El soporte básico es una lámina de 50 mm por 300 mm. La unidad de uso tiene unas 2.000 láminas de éstas, almacenadas en celdas y subceldas. Para leer hay que localizar la lámina y situarla en el dispositivo de lectura, para volver a colocarla otra vez en su sitio una vez leída. 4.5.3. FICHAS O TARJETAS CON BANDA MAGNÉTICA. En realidad no son memorias auxiliares, pero emplean el mismo sistema que ellas. Se emplean para almacenar ciertos datos codificados que solo pueden ser 28 leído con los decoficadores adecuados. En la actualidad se emplean en tarjetas de crédito, sanitarias, identificación, etc. 4.5.4. OTROS SISTEMAS MAGNÉTICOS (ZIP, JAZZ) En este apartado se pueden incluir los dispositivos que constituyen un disco duro externo, y por lo tanto transportable. En la actualidad se anuncian dispositivos con 20 ó 40 GBytes de capacidad y que se puede conectar a través del puerto USB (www.mineterapin.com/terapin/start-product.htm) Los precios en octubre de 2004 son del orden de unos 150 euros. Como soportes especiales se pueden mencionar las unidades ZIP que pueden almacenar desde 100 hasta 250 MB en un disco un poco mayor que un disquete. Los JAZZ alcanzan los 2 GB. 4.5.5. DiscDrive Son memorias en forma de lápiz (pen drive) que se conectan al puerto USB y disponen de capacidades de 64 MB a 1 GB. Facilitan el transporte de información entre ordenadores por su tamaño y fácil inserción. Suelen reconocerse por el nombre comercial: Memory Drive, Jet Flash, etc. 4.5.6. TARJETAS. Nos referimos a aquellas memorias que se emplean principalmente para PDA o “palmtops”, o para accesorios como cámaras digitales y que cada vez van tomando más importancia. Existen varios tipos, en general incompatibles entre sí. Se pueden citar: Compactflash (I y II), Smartmedia, Memory Stick, SD Card (Secure Data Card) y XD Picture Card. Las capacidades suelen varias desde 8 Mbytes llegando a 1 Gbyte. Los precios oscilan bastante según el momento. Se pueden estimar desde 30 euros a 250 euros, dependiendo del tipo y capacidad. Existen accesorios que permiten leer el contenido de varios tipos de memoria, disponiendo de ranuras específicas para cada tipo. También se utilizan tarjetas específicas, de las que hay varios tipos, como elementos auxiliares para cámaras de fotos digitales y que pueden transferirse al ordenador utilizando lectores multiformato (externos o internos). CAPÍTULO 5. MEMORIA ÓPTICA Y MAGNETO-ÓPTICA. 5.1. CD-ROM. 5.1.1. Introducción. El CD-ROM (Compact-Disk Read Only Memory) es un disco compacto que contiene una cantidad elevada de datos que pueden ser leídos. Una vez grabada la información no puede ser modificada, de ahí el nombre de "solo lectura". Su origen es el disco compacto para almacenamiento desarrollaron de forma conjunta SONY y PHILLIPS. de música que El formato estándar es de un disco de policarbonato de 120 mm de diámetro, con un grosor de 1,2 mm y un orificio central de 15 mm. La información se almacena en forma de espiral formada por "hoyos" y "mesetas" ("valles" o "picos") que representan a unos y ceros, pudiendo almacenar hasta 650 MB o 700 MB (500 MB en los de 8 cm). Para mantener constante la velocidad lineal del haz de rayos sobre el disco, la velocidad de giro es diferente en función de la pista que se esté leyendo, desde las 200 a las 500 r.p.m. Las unidades lectoras de CD-ROM mantienen la compatibilidad, de forma que 29 pueden leer los discos compactos que solamente tienen música. La velocidad de lectura simple es de 150 KBytes/s. Las unidades de 8x leen a 1.200 KB/s y las de 16x a 2.400 KB/s. La velocidad de giro que varía de 200 a 540 rpm en simple varía de 1.600 a 4.320 rpm a 8x y de 3.200 a 8.640 rpm en 16x, y así sucesivamente. La lectura se realiza mediante un rayo láser enfocado sobre la pista, según lo que haya grabado habrá reflejo o no, con lo que se detectará la presencia de un 1 o un 0. Debido a la característica que tiene el rayo láser de ser muy fino, las zonas de almacenamiento pueden ser muy pequeñas y por lo tanto se puede guardar mucha información. 5.1.2. Elementos externos de la unidad lectora. La unidad lectora es la que se encarga de leer la información grabada. En la cara frontal se sitúan los controles de carga, de volumen, conexión de auriculares e indicador de funcionamiento. En la parte posterior están los conectores: De audio para permitir la reproducción de música. El interface IDE para trasladar los datos leídos. Unos jumper que permiten establecer la prioridad de acceso respecto del o de los discos duros. 5.1.3. Funcionamiento. La superficie del disco contiene dos tipos de zonas: picos y valles, cada uno representando un bit (0 o 1). Los picos dispersan la luz y los valles la reflejan. Un rayo láser se proyecta sobre estas zonas, de manera que al incidir sobre ellas se refleja o no sobre el detector determinando un valor de tensión diferente para cada tipo de zona. En cuanto a la velocidad se parte de que los primeras lectoras utilizadas daban una transferencia de datos del doble (2x). En la actualidad hay en el mercado unidades de 48 (48x) y 52 (42x) veces la velocidad. 5.1.4. Unidades lectoras y grabadoras. Con el nombre de CD-R (CD Recordable) o unidades que permiten la grabación de discos pueden almacenar información. Una vez grabada hay que asegurar lo que se quiere grabar. duplicar CD's. CD Write Once, han aparecido las CD-ROM. Sobre un disco virgen se no puede modificarse, por lo que Se emplean frecuentemente para Es de señalar la importante disminución en el precio que se ha producido en un plazo relativamente breve. Desde las 900.000 pesetas de finales del año 1993 a las aproximadamente 50 euros (8.000 pesetas) o menos actuales (octubre de 2003). También se ha producido una bajada muy significativa en el precio de los mismos discos desde 5.000 pesetas a 80 céntimos de euro, encontrándose algunos en el entorno de los 40 céntimos de euro. 5.1.5. Diferencias entre un CD-DA y un CD-ROM El CD-DA (CD Digital Audio) son los que almacenan música, sus especificaciones aparecen en el denominado Libro Rojo. Pueden ser leídos por las unidades de CD-ROM. El CD-ROM, Libro Amarillo, además de audio pueden almacenar textos y gráficos. El CD.ROM XA (eXtended Arquitecture) es una ampliación del CD-ROM por la que se pueden almacenar sonidos y datos en la misma pista. Está diseñado para cubrir las necesidades multimedia. 30 Además existe el CD dedicado específicamente a almacenar fotografías en alta resolución. Es un desarrollo de la casa Kodak. Como ampliación del CD-ROM existe el CD-I (CD Interactive), Libro Verde, almacenan audio, texto e imágenes reproducibles en un televisor. Componen un sistema específico y no puede considerarse una ampliación de memoria del ordenador, ya que no dependen de él. 5.1.6. CD-R y CD-RW. Los CD-R (CD-Regrabable) son aquellos discos que se venden vírgenes y que mediante la grabadora adecuada se puede almacenar la información (los CD-ROM salen con la información "de fábrica"). Son del denominado tipo WORM (Write Once Read Meny). La grabación puede ser monosesión, que obliga a introducir toda la información de una vez, o multisesión, en la que la información va ocupando espacios secuenciales en varias ocasiones hasta agotar el espacio disponible. La grabación se produce la destrucción (o quemado) de ciertas zonas almacenando la información. El CD-R está formado por una capa plástica de protección, una capa reflectante de aluminio y otra de policarbonato. Entre estas dos hay una capa de tinta orgánica fotosintética, sensible a la temperatura. Cuando el haz grabador incide sobre un punto la calienta y el punto cambia de color, alterando las propiedades de reflexión. El CD-RW (Rewritable) es reescribible, por lo permite el borrado de la información. Utiliza la técnica de cambio de fase PD (Phase-change Dual), en la que el láser produce deformaciones en la capa tintada par amodificar las propiedades reflectivas del disco. Según se ha citado un disco CD-R puede costar menos de 40 céntimos de euro y un CD-RW del orden de 1 euro. 5.2. DVD. La técnica del DVD se desarrolló para almacenar imágenes y de ahí su nombre (Disco de Video Digital). Sin embargo, de forma parecida a lo ocurrido con el CD su uso se amplió cambiando el significado de la V por Versátil. Su capacidad se amplía hasta los 17 Gbytes (según los usos). Las especificaciones son: un disco de 5", que es un poco más grande que el CD (4,75"); compresión de vídeo MPG-2 y audio Dolby AC-3 (con hasta 8 canales). Se utiliza en formato de consumo, para reproducir con un aparato de TV, similar a un video. No son compatibles con los DVD-ROM. En el formato DVD-ROM para utilizar con ordenadores los lectores son compatibles con los CD de audio y de CD-ROM. El láser de lectura tiene una longitud de onda comprendidas entre 630 nm y 650 nm, frente a los 780 nm de los CD convencionales. Los tamaños de las pistas y los huecos son más pequeños permitiendo mayores densidades de almacenamiento. También existen los DVD-ROM, grabado de fábrica, los DVD/R, que se puede grabar una sola vez y los DVD/RAM, que se puede grabar y borrar muchas veces, con capacidades de 3,95 GB y 2,58 GB. Los DVD grabables aparecen en dos formatos: DVD+R y DVD-R. En general las grabadoras suelen ser duales (trabajan con los dos formatos). En septiembre de 2001 aparecieron en el mercado español las primeras grabadoras de DVD, tanto de sobremesa (PHILLIPS a unas 315.000 o 1.700 euros), como insertables en el ordenador. En octubre de 2004 se pueden encontrar grabadoras de DVD multiformato (DVD-R, DVD-RW, DVD+R, DVD+RW, CD-R, CD-RW) para PC por unos 100 euros. En el año 2004 han aparecido las primeras regrabadoras DVD de doble capa. 31 5.3. Memoria Magneto-óptica. Si bien no tienen gran difusión en el mercado actual, es posible que un futuro próximo tengan gran implantación. Consiste en un sistema mixto: la grabación de la información se efectúa de forma magnética y la lectura de forma óptica. Con esto se pretende conseguir aunar las ventajas de ambos sistemas. Se consiguen sistemas regrabables y a la vez altas densidades de información. Demandan disqueteras específicas, que suelen leer solamente por una cara, aunque el disco es de dos, por lo que hay que darle la vuelta. Gracias a la capacidad de los discos (desde 100 MByte a 1 GByte) viene a funcionar como un disco duro intercambiable. En la actualidad su principal aplicación es para realizar copias de seguridad rápidas y a un precio competitivo respecto de la cinta. Parece que ofrecen más seguridad y mayor duración que las cintas. CAPÍTULO 6. PERIFÉRICOS DE ENTRADA. PERIFÉRICOS. Se denominan periféricos los dispositivos que le permiten a la CPU relacionarse con el mundo exterior. Han ido evolucionando para permitir una utilización cada vez más simple y con mayores posibilidades. Para su estudio se suelen clasificar en periféricos de entrada y de salida. Las comunicaciones con otros sistemas electrónicos se suelen clasificar aparte y en muchos casos se utilizan para conectar los periféricos. 6.1. PERIFÉRICOS DE ENTRADA BÁSICOS. Los periféricos de entrada permiten la introducción de información al ordenador convirtiendo la información contenida en un determinado soporte (texto escrito, perforaciones, etc.) en información procesable por la CPU. En el uso de los periféricos de entrada por las personas cada vez se tiene más en cuenta un nuevo concepto denominado ERGONOMÍA. Esto trata de que la utilización de estos elementos sea lo más sencilla posible, al mismo tiempo que ofrezca las mayores prestaciones. De ahí la forma de los teclados y de los ratones, el tamaño y perfil de las teclas, etc. 6.1.1. TECLADO. Fue el primer medio de comunicación con el ordenador y es el más simple de todos. Consta de una serie de interruptores de pulsación (teclas). Tiene su origen en las máquinas de escribir, de las que se ha trasladado el orden. Como es conocido, la disposición de las teclas se debe a que en las primeras máquinas que se fabricaron se daba con cierta frecuencia el enganche entre dos martillos. Para tratar de evitar ésto se dispusieron en lados opuestos las teclas cuya probabilidad de pulsarse de forma consecutiva era alta (en idioma inglés). Este tipo de teclado se conoce por las primeras letras de las fila superior izquierda: "QWERTY" (en francés se utiliza el "AZERTY"). Los teclados pueden emplear diversas técnicas: membrana, táctil, "goma de borrar", mecánicos, capacitivo, de núcleo de ferrita, etc. Los mecánicos establecen un contacto mecánico al pulsar una tecla, disponen de un muelle que provoca el retorno a la posición original. Los capacitivos tiene la ventaja de su bajo coste. Consisten en dos láminas de material conductor, separadas por otras aislante. Al presionar la tecla, las láminas conductoras tienden a acercarse y por lo tanto varía la capacidad. 32 Los de núcleo de ferrita tienen una barrita de este material que constituye el núcleo de un transformador, de forma que al presionar la tecla el núcleo se desplaza y varía la tensión sobre el secundario del transformador. Tiene la ventaja de su inmunidad al derramamiento de líquidos (algo bastante frecuente es que el operador del teclado vierta "Coca-Cola" o café sobre éste). En los PC's se utilizan teclados profesionales, que están constituidos por una tecla plástica sobre la que presiona el dedo, un empujador, muelle, y unos contactos que son los que dan la señal eléctrica. Es importante evitar "el rebote". Este rebote consiste en la aparición de dos pulsos en lugar de uno sólo. Las teclas están dispuestas según un matriz, de forma que al pulsar una tecla una intersección está a nivel bajo, esto implica que una fila y una columna están a nivel bajo. El circuito 8048 rastrea una a una las columnas y a continuación las filas. Este proceso lo realiza cada 3 milisegundos. Con los dos decodificadores se forma el código del carácter tecleado. El 8048 tiene un buffer en el que va almacenando los códigos obtenidos (hasta un máximo de 15). Cada pulsación de tecla genera un código de búsqueda particular. Al soltarla se produce otro código igual al anterior, pero con el bit más alto a 1. De esta forma, si no aparece este código se interpreta que la tecla sigue pulsada y se genera el carácter de forma repetida. En la actualidad suelen tener varias zonas diferenciadas: una zona alfanumérica con un teclado similar al de una máquina de escribir; una zona numérica, que se utiliza para introducir grandes cantidades de números; una zona de teclas de función, con significados especiales y normalmente programables y una zona de movimiento del cursor sobre la pantalla. Si bien el teclado es físicamente le mismo, cada país (o idioma) adecua algunas teclas a sus peculiaridades. En español la característica más distintiva es la letra ñ. Este tipo de teclado es el que se denomina expandido y tiene 102 teclas frente al "normal" que tiene 83. Con la aparición del sistema operativo Windows 95 se han añadido nuevas teclas de uso especifico. El teclado se conecta al ordenador mediante un conector DIN (los más antiguos) o un conector denominado tipo PS2. Últimamente han aparecido conexiones USB, y también se van utilizando frecuentemente los inalámbricos, conectados por radio. 6.1.2. RATÓN. Es un dispositivo de fácil manejo, pero que necesita de una programación previa en el ordenador. Consta de dos detectores perpendiculares de movimiento y uno o dos pulsadores. Debe detectar el movimiento sobre una superficie plana y convertirlo en desplazamiento del cursor, junto con la pulsación de unas determinadas teclas (botones derecho e izquierdo. El botón central que llevan algunos prácticamente no se utiliza)). Para ello requiere de un hardware concreto y un software específico para realizar la adecuación a los programas. El movimiento se descompone en las componente horizontal y vertical. Para ello está dotado de dos sensores que convierten estos movimientos en cantidades digitales. Básicamente hay dos sistemas de realizar esta conversión: el mecánico y el óptico. Los más abundantes son los mecánicos, pero los ópticos se van abriendo camino por tener un mantenimiento más simple (no hay que limpiar los rodillos). Las conexiones al ordenador se pueden hacer a través del puerto serie con conector DB9 o con conexión específica PS2. Como para los teclados existen también las conexiones USB y los ratones inalámbricos, para evitar la proliferación de cables. 33 6.1.3. BOLA (TRACKBALL). Es similar al anterior, pero en vez de desplazar en el dispositivo sobre una superficie se procede a girar una esfera sobre su propio centro. Esta disposición permite el desplazamiento sobre tres ejes en vez de sobre dos como en el ratón. 6.1.4. JOYSTICK El joystick (mando de juegos) es un dispositivo que permite traducir los movimiento sobre una palanca en movimientos del cursor. En este sentido su estructura es similar a la del ratón, pero su aspecto físico es diferente al no existir movimiento sobre superficie sino desplazamientos de una palanca de mando. Suelen estar construidos por dos potenciómetros (resistencias variables) con un sistema mecánico de movimiento perpendicular. Su aplicación casi exclusiva es en juegos de acción. 6.1.5. GLIDE POINT. En este caso la información de entrada se produce desplazando un dedo sobre una superficie plana rectangular con unas mediadas de 5 x 7 cm o 4 x 5,5 cm. El software especializado proporciona las funciones de ajuste de velocidad y orientación del cursor. Dispone de tres botones que permiten utilizarlo de forma convencional. Por sus características mecánicas y por ser delgado y ligero es ideal para ordenadores portátiles. 6.1.6. PANTALLA TÁCTIL. La pantalla táctil consiste en dotar a la pantalla del monitor de algún sistema que permita determinar el punto en el que se sitúa un dedo sobre la misma. En conjunto con el soporte lógico adecuado permite un uso interactivo y muy intuitivo, lo que posibilita su utilización en sistemas destinados al público en general, como pueden ser cajeros automáticos en los bancos, terminales informativos en servicios públicos como estaciones, aeropuertos, ferias, etc. Los sistemas básicos son tecnología capacitiva, acústica, resistiva e infrarrojos. Tecnología capacitiva, Miden la capacidad eléctrica al pulsar sobre un material transparente dispuesto sobre la pantalla. Es necesario configurarlas con cierta frecuencia. Tecnología acústica, En la otra se dispone de unos transductores piezoeléctricos que generan ondas acústicas. El sistema detecta la interferencia de las ondas que provoca un dedo al situarse sobre la pantalla. Tecnología resistiva Al presionar sobre la membrana formada por una matriz de resistencias sometida a una tensión eléctrica, se produce un contacto que provoca la variación de la tensión. Tecnología de infrarrojos. En el perímetro de la pantalla se disponen unos generadores de rayos infrarrojos. Al situar un objeto se interrumpen algunos haces de luz, que identifican el punto pulsado. 6.2. OTROS PERIFÉRICOS DE ENTRADA. Aunque en franco retroceso y nula aplicación en el campo de los PC's (a excepción quizá de los códigos de barras utilizados en los sistemas de 34 distribución y ventas) se ha creído conveniente incluir un breve resumen sobre sistemas lectores. 6.2.1. TABLETAS GRÁFICAS. La tableta gráfica o digitalizadora permite la introducción fácil de dibujos. Suele trabajar en conjunto con un ratón. Su funcionamiento se basa en crear un mapa de puntos discretos sobre una superficie plana. Al situar el ratón sobre un punto, o bien al presionar con un punzón, se transmiten las coordenadas de ese punto al ordenador. De esta forma se le puede suministrar información de forma muy rápida y visual. 6.2.2. LÁPIZ ÓPTICO. El lápiz óptico recoge la información de un punto de la pantalla del ordenador calculando la posición por el instante exacto en el que el sensor situado en la punta detecta la presencia del trazado de la pantalla y con el proceso de la unidad de control alojada en el monitor permite dibujar un punto en la posición señalada por él. Con este lápiz se pueden realizar múltiples funciones, como señalar y dibujar, de forma interactiva con la pantalla. 6.2.3. LECTORES. Los lectores son dispositivos que permiten convertir directamente información impresa en información digital. La información puede aparecer como perforaciones, impresiones en formas (códigos de barras) o tintas especiales (magnética) o incluso en forma de escritura normal a través del escáner y un reconocedor de caracteres (OCR). 6.2.3.1. LECTORES DE TARJETA PERFORADA. La tarjeta es un cartoncillo rígido con unas dimensiones determinadas en la que se pueden producir ciertas perforaciones. La más típica consta de 80 columnas y 12 filas, lo que supone un máximo de 960 perforaciones, correspondiendo cada perforación a un bit. Sin embargo, no se permiten realizar demasiadas perforaciones para evitar una excesiva fragilidad. Los lectores de estas tarjetas pueden ser mecánicos, disponiendo de un posible contacto en los lugares de las perforaciones, produciéndose este contacto cuando sí haya perforación. Otro tipo de lectura, más fiable y rápida, es la lectura óptica. En este caso existirá paso del haz luminoso en las posiciones perforadas. 6.2.3.2. LECTORES DE CINTA PERFORADA. En este caso el soporte es una cinta continua en las que las perforaciones están en sentido transversal. El número de perforaciones suele variar entre 5 y 15, siendo los códigos empleados similares a los utilizados en las cintas magnéticas. La lectura se realiza de una de las dos maneras vistas en el caso anterior. 6.2.3.3. LECTORES DE CÓDIGOS DE BARRAS. La información se almacenada mediante unos códigos formados por unas barras más o menos gruesas situadas en posiciones determinadas. La lectura se realiza mediante reflexión óptica. 35 Además de la información codificada, suele figurar de forma legible para las personas. El uso de estos códigos se está extendiendo, principalmente en la distribución y venta de pequeños artículos, con lo que se facilita la informatización de la venta y del sistema de stocks. 6.2.4. VOZ. Como sistema bastante nuevo que en los últimos años ha experimentado un auge importante está el dispositivo, combinación de soporte físico y lógico, que permite convertir las palabras pronunciadas directamente en texto sobre el ordenador. Requieren una cierta habituación y entrenamiento. Están pensados para personas ("jefes") que trabajando en una oficina necesitan escribir documentos y en la actualidad le dictan a otra persona ("secretaria") y esta se encarga de mecanografiar o imprimir. 6.2.5. IMAGEN (ESCÁNER O SCANNER). El escáner es un dispositivo que permite la conversión en información digital electrónica de cualquier documento escrito sobre papel: carta, dibujo, fotografía. Una vez en formato electrónico se puede tratar, combinar, almacenar o transmitir como cualquier otra información digital. Se engloba dentro de los periféricos de entrada ya que permite la introducción de información al ordenador. Hay dos tipo principales: de mano y de sobremesa (flatbed). Los de mano son más económicos y más imprecisos. Los de sobremesa ofrecen mayores prestaciones, pero son más caros. También los puede haber de rodillo. Componentes: Hay un elemento básico que es que convierte la luz reflejada sobre el papel en impulsos eléctricos, que es el dispositivo CDD (Charge-coupled Device: dispositivo de acoplamiento de carga). Estos impulsos se pueden almacenar en forma de gráficos de varios formatos. Los más típicos son los TIFF. Además de elemento hardware, que puede necesitar la inclusión de una tarjeta en el ordenador, se necesita un soporte lógico que permita el tratamiento de la información recogida. Con la información se puede depurar, retocándola, y se puede almacenar en un fichero que posteriormente se puede convertir en texto o en gráficos vectoriales. Clasificación: Tipo: Tonos grises: Colores: 8 12 16 24 30 32 36 bits: bits: bits: bits: bits: bits: bits: Resolución: Sobremesa o mano. Es el número de tonos grises diferentes que puede reconocer el escáner. Es el número de colores diferentes que puede digitalizar el escáner. La resolución se suele ofrecer en bits: 256 4.096 65.536 16.777.216 1.073.741.824 4.294.967.296 68.719.476.736 colores. colores. colores. colores. colores. colores. colores. Es la resolución real del escáner. Se mide en puntos por pulgadas y expresa cuántos puntos puede "ver" el escáner en una pulgada (ppp: puntos por pulgada o ppi: points per inch). Una resolución típica es 600 ppp. La gran mayoría de los escáneres pueden digitalizar con más resolución con técnicas de interpolación. 36 Ancho y Alto: Dimensiones máximas de la superficie a escanear. Interfaz: Tipo de puerto de conexión del escáner la ordenador. Se emplean unas siglas cuya interpretación es la siguiente: S : SCSI P: Interfaz propio del fabricante. PA: Paralelo XI: Xionics LM: Lasermaster V: Video. OCR (Optical Character Recognition): Es un programa de reconocimiento óptico de caracteres, con lo que se puede convertir la imagen de un texto en texto codificado en ASCII. Funciona con unos tipos de ficheros específicos. Retoque: Es un programa de retoque gráfico, que permite eliminar impurezas recogidas en el proceso. TWAIN (Tecnology interesante): Without An Interesting Name: Tecnología sin nombre Es un interfaz que permite adquirir las imágenes directamente desde las aplicaciones. Esto evita el tener que salir de la aplicación que se está ejecutando, capturar la imagen, grabarla y después importarla desde el programa. Cámaras digitales. A modo de comentario se pueden citar las cámaras de fotografía digital. Estas cámaras almacenan la información de la imagen en forma digital, lo que permite la comunicación inmediata y fácil con el ordenador. Están llamadas a sustituir en bastantes casos a las actuales cámaras basadas en procedimientos analógicos y químicos. Las definiciones pueden ser desde 600x400 a 1.800x1.200, llegando en algunos modelos a 2.048x1.536. Las memorias suelen pueden ser desde 8 Mbytes a 128 en algunos formatos. El interfaz típico es USB. En octubre de 2004 los precios de cámaras aceptables oscilan alrededor de los 100 euros las aceptables (sin zoom óptico), 300 euros las buenas (más de 3 Mpixels y zoom óptico) y más de 1.000las muy buenas (más de 5 Mpixels). Con menores prestaciones, y también más baratas, existen las cámaras web, cuya principal utilidad es permitir la inclusión de imágenes en las comunicaciones a través de Internet. 37 CAPÍTULO 7. PERIFÉRICOS DE SALIDA I: Pantallas. PERIFÉRICOS DE SALIDA I. Los periféricos de salida son los dispositivos que le permiten al ordenador comunicarse con el exterior y suministrar información de forma utilizable por las personas o por otras máquinas. 7.1. Pantalla 7.1.1. Introducción. Cuando se empezaron a utilizar los ordenadores de una forma más distribuida fue necesario dotarle de una comunicación más inmediata de lo que hasta ese momento se había utilizado que era el teletipo. La elección era bastante evidente ya que el método que los técnicos tenían a mano era una pantalla similar a la de los osciloscopios o la de la televisión. Para entender el mecanismo hay que conocer cómo se manejan las imágenes. 7.1.1.1. Descomposición de la imagen. Como es imposible manejar las imágenes de forma conjunta como un todo,. se hace imprescindible descomponerlas en sus partes fundamentales. Para ello se divide la imagen en cuadrículas (ver figura 7.1) V H Figura 7.1. Descomposición de una imagen en puntos. Cada cuadro es un elemento de la imagen con lo que se le dio el nombre de PIXEL (Picture Element). Parece claro que cuanto mayor sea el número de elementos con mayor precisión se podrá reconstruir la imagen. Debido al formato de la televisión se adoptó que las imágenes del ordenador deberían mantener la proporción siguiente, que se denomina "razón de aspecto": V H = 3 4 Para digitalizar la imagen una vez descompuesta se pueden utilizar distintos códigos. El más elemental consiste en asignar el valor 0 si el punto es más bien negro y un 1 se es más bien blanco. Con este convenio se digitalizaría la imagen con un bit (0 o 1) para cada punto y la imagen tendría tantos bits como puntos. Este código es útil para imágenes en blanco y negro como texto o gráficos monocromos. Como este código es muy pobre, si se desea manejar imágenes más se podrían utilizar escala de grises. Según el número de gradaciones de tendrían que utilizarse más bits. Por ejemplo para una escala de 16 gris se necesitarían 4 bits para cada punto (24 = 16). Por lo tanto si manejar imágenes de esta forma tendrían (4 x nº de puntos) bits. precisas gris así tonos de se desea La mejora puede venir de la mano del color. Es decir si se desea manejar imágenes en color hay que tener presente que los colores pueden descomponerse en los tres primarios: Rojo (R: Red), Verde (G: Green) y Azul (B: Blue), formando lo que se conoce como imagen RGB. Según el número de bits asignados a cada color así será la precisión y complejidad de la imagen. Si de utilizan 4 bits por color, cada punto necesitaría 12 bits y se tendría una gama de 4.096 colores (212). Con 8 bits por color, cada punto necesitaría 24 bits y se podrían manejar unos 16 millones de colores (224). Se aprecia el crecimiento de la cantidad de información cuando se quiere manejar con precisión las imágenes. 38 Para renovar las imágenes en la pantalla se utiliza el procedimiento de renovar la imagen cada cierto tiempo y cada imagen se reconstruye rastreando la pantalla en forma de líneas desde el ángulo superior izquierdo al inferior derecho. En principio se utilizaron las mismas frecuencias que en el sistema de televisión, es decir 25 imágenes por segundo con 625 líneas por imagen (en realidad 50 medias imágenes de 312,5 líneas cada una, con entrelazado). Esto hace una frecuencia vertical de 50 Hz y una frecuencia horizontal de 15.635 Hz. En los monitores actuales pueden trabajar en frecuencias de hasta 160 Hz (160 imágenes por segundo sin entrelazar). A continuación se muestra la evolución sufrida, que ha ido acompañada de unas mayores necesidades de memoria. El adaptador más simple, que se incorporó en los primeros aparatos vendidos, era el adaptador monocromo de texto, MDA (Monochrome Display Adapter). Sólo podía mostrar texto en 25 filas de 80 columnas, formándose cada carácter sobre una matriz de 9 * 14 puntos. A continuación se utilizó el adaptador de gráficos y color, CGA (Color Graphic Adapter) que podía utilizar baja resolución (100 * 160) en 16 colores, media resolución (200 * 320) en cuatro colores y alta resolución (200 * 640) en blanco y negro. Los caracteres de texto se crean en matriz de 8 * 8 puntos, ocupando sólo 7 x 7. Para aplicaciones de gráficos apareció una tarjeta (no IBM), la Hércules (Hercules Graphic Card) con una resolución de (720 * 348). Para mejorar la calidad del texto, respecto de la CGA, apareció la tarjeta EGA (Enhanced Graphic Adapter). Esta tarjeta alcanza una resolución de (650 * 350) con 16 colores a elegir de una paleta de 64. El adaptador PGA (Professional Graphic Adapter) ofrecía una resolución de (640 * 480), lo que significa la misma cantidad de puntos por centímetro en horizontal y en vertical (la pantalla del monitor de TV tiene un formato de 4:3). En la nueva gama de ordenadores PS/2, IBM incorpora tres nuevos estándares gráficos: el MCGA (Multicolor Graphic Adapter) con (640 x 480) y una matriz de texto de 8 x 16; el VGA (Video Graphics Array), que emula CGA y EGA, y puede mostrar (320 x 200) con 256 colores y (640 x 480) con 16 colores; el 8154/A (ADFA = Advanced Function Display Adapter) es especial para manejar un monitor analógico (el 8154), que permite (1.024 x 768) con 256 colores de una paleta de 262.144. Los ordenadores AT llevan como norma una tarjeta VGA. En la actualidad, con los ordenadores basados en el microprocesador Pentium llevan SVGA, con altas resoluciones y grandes posibilidades en el manejo del color. Las definiciones más elevadas en la SVGA son de 1.024x768, 1.280x960 y 1.600x1.200. 7.1.2. TRC (Tubo de Rayos Catódicos). La pantalla más extendida consiste en un tubo de rayos catódicos (TRC: Cathode Ray Tube: CRT). El funcionamiento es similar al del osciloscopio, pero con deplexión magnética para conseguir mayores superficies, al igual que en los aparatos de televisión. En las pantallas de color cada punto está formado por tres elementos, uno para cada color primario, que se llaman luminóforos. A la distancia entre dos luminóforos del mismo color es lo que se viene denominando "dot-pitch" o tamaño de punto. Viene a establecer la máxima resolución que puede manejar la pantalla concreta. 7.1.3. Cristal Líquido (LCD: Liquid Cristal Display). En los último años hemos asistido a un cambio en el tipo habitual de pantalla de ordenador. A partir de que los ordenadores portátiles se utilizaban pantallas de cristal líquido (LCD = Liquid Cristal Display) debido a las 39 ventajas de ser totalmente planas, de bajo consumo y poco peso, se ha extendio el uso a los de sobremesa. Suelen funcionar a base de reflejar o no la luz incidente en función de la polaridad aplicada en cada punto predeterminado de la superficie (igual que en la mayoría de los relojes actuales). La pantalla está surcada por una red de conductores, aislados unos de otros. Los ánodos (electrodos positivos) forman la cara superior; la cara inferior la forman los electrodos negativos o (cátodos) situados de forma perpendicular a los anteriores. Entre ellos se sitúa el material electroluminiscente. Al aplicar una tensión a dos hilos perpendiculares esta diferencia de potencial excitará el material (normalmente semiconductor) y le volverá opaco. Las más modernas utilizan la tecnología TFT (Thin Film Transistor) que permiten una visualización mejor independientemente de las condiciones ambientales. Además consiguen un ángulo de visión próximo a los 180º. Para mejorar el contraste se puede recurrir a iluminar la pantalla por la parte posterior, si bien esto supone un mayor consumo de energía. Los precios han bajando significativamente en los últimos años. Se anuncian pantallas de 15" por un poco más de 200 euros, de 17 por 350 y de 19 por 500 euros. En una disposición similar a la anterior, pero utilizando gases nobles, se consigue que el gas emita una luz característica al situarle en el campo eléctrico. Estas son las denominadas pantallas de plasma. Las pantallas de plasma reaccionan rápidamente, dan una gran nitidez y están libres de parpadeos. Son bastante más caras y se utilizan para pantallas de televisión con tamaños de más de 30 pulgadas y precios por encima de los 2.000 euros. 7.2. Tarjetas Gráficas. En cualquier caso las pantallas trabajan en íntima cooperación con las tarjetas gráficas o de video del ordenador, ya que son estas tarjetas las que envían los ceros y unos indicando los pixels que se iluminan y los que no. La salida de la señal puede realizarse de varias formas: en forma de señal de video compuesto, en el que se incluye la información y los sincronismos; en RGB, en el los sincronismos van a parte y cada color es una señal (R = Rojo (Red); G = Verde (Green) y B = Azul (Blue)). Las placas gráficas se componen principalmente de los siguientes bloques: El controlador del TRC que genera las señales de sincronismo vertical y horizontal. Generador de caracteres alfanuméricos que guarda la información de los caracteres a formar y se encuentran en la memoria ROM (U33: MK 36000). Decodificador de atributos: Traduce los datos de la memoria de vídeo: color, intensidad, subrayado, etc. Memoria de vídeo: es la memoria RAM en la que se almacena la información a presentar en pantalla. Puede ser SGRAM, VRAM o WRAM o DDR. La comunicación de la tarjeta con la placa gráfica se hacía al principio en el bus PCI, pero en la actualidad, para ganar en velocidad de intercambio de datos, se suele utilizar alguna versión de AGP (Acelerated Graphics Port). Con esto se consigue incrementar la velocidad de transferencia de datos hasta 132 o 264 Mbps. Posteriormente apareció el AGPx2 que duplicó la velocidad hasta 528 Mbps. En la actualidad está disponible el AGPx4 con una velocidad de 1 Gbps. Los conectores son ligeramente diferentes. 40 CAPÍTULO 8. PERIFÉRICOS DE SALIDA II.: Impresoras, Plotters y Sonido. 8.1. IMPRESORA. Para sacar el mejor partido al ordenador se necesita de una impresora. Sin una impresora, solamente puede interactuar con su ordenador a través del monitor o pantalla. Este tipo de interacción es adecuado para la utilización inmediata, pero en gran cantidad de casos se necesita disponer de una copia en papel (hardcopy), ya que se va a necesitar utilizar los resultados del trabajo de forma independiente del ordenador. En principio solamente se realizaba la salida en modo de textos, sin embargo primero los gráficos y a continuación las imágenes se han ido imponiendo como algo importante en los documentos finales. Hoy por hoy sigue siendo una utopía lo que en su momento se denominó "oficina sin papel". 8.1.1. INTRODUCCIÓN. Las impresoras reciben la información del ordenador a través de uno de los puertos de los que está dotado: el serie o el paralelo, si bien el más extendido es el paralelo. También es posible que ña conexión se realice mediante la conexión USB o infrarrojos. A través del puerto recibe la información necesaria para crear la imagen a construir. Las características más importantes a tener en cuenta en las impresoras son: Velocidad de impresión: Da la capacidad de escritura por unidad de tiempo. Se puede dar en hojas por minuto (hpm) o caracteres por segundo (cps). Tipo de papel: Es importante determinar los usos para los que se necesita la impresora, ya que condicionará necesariamente el tipo de impresora elegida. Por ejemplo, si se necesita imprimir original y copias al mismo tiempo será imprescindible utilizar una impresora de impacto. Tamaño: Perforado: Cargador: A4, A3, folio, sobre. papel continuo (original u original y copias) Si se utilizan hojas sueltas hay que saber si dispone de cargador automático y cuál es la capacidad del mismo. Capacidad del Buffer: El buffer es la memoria de la impresora en la que se almacena temporalmente la información proveniente del ordenador. Hay que saber si la memoria que incorpora de origen es ampliable o no. Tipo de interface: Como se ha mencionado los interfaces de conexión pueden ser: el serie (SR232), el paralelo (CENTRONICS), el USB o el Infrarrojos. Color: Especifica si la impresora puede trabajar imprimiendo en negro sobre papel blanco, en color o en ambos (tal vez con algún cambio). Consumibles: Son los elementos que la impresora gasta al imprimir y que por lo tanto deben reponerse cada cierto tiempo según la carga de trabajo. Es una característica importante para conocer el coste de los trabajos realizados. Pueden ser las cintas, los cartuchos de tinta, el toner, etc. Tipos de escritura: Determina los tipos de letra y la definición con la que puede trabajar. Según la tecnología empleada se mide de una manera diferente, si bien el referente suele ser siempre la medida utilizada en la impresión en general 41 que es el punto, siendo una pulgada (2,54 cm.) 72 puntos. 8.1.2. CLASIFICACIÓN GENERAL DE LAS IMPRESORAS. Las impresoras se pueden dividir en dos categorías generales: Impacto o No impacto. 8.1.2.1. Impacto. Las impresoras de impacto utilizan un medio mecánico para generar el documento. Básicamente están diseñadas para imprimir textos y trabajan normalmente sobre papel continuo arrastrado por ruedas dentadas, por lo que está dotado de unas perforaciones laterales, que en muchos casos pueden desecharse una vez realizada la impresión. Con esta estructura pueden emplear papeles muy anchos. Dado el proceso empleado suelen ser ruidosas. Una parte de estas impresoras se llaman de fuente única porque en ellas los caracteres ya están formados, de forma similar a las máquinas de escribir. Poseen características semejantes a las buenas máquinas de escribir, de oficina. Estas impresoras utilizan un elemento impresor, que puede ser o una rueda, llamada normalmente margarita, o una bola, así cuando es requerido un carácter, la margarita o bola, gira hasta esa posición, y la letra golpea contra una cinta de tela entintada o de plástico. 8.1.2.1.1. Matricial. Las impresoras matriciales forman sus caracteres mediante una serie de pequeñas agujas metálicas, en una configuración o bloque rectangular (matriz). El conjunto que crea los puntos que forman las letras y demás signos es una cabeza impresora, equipada con una hilera de esas agujas. Cuantas más agujas existan se pueden conseguir mayores definiciones. Las primeras tenían 9 agujas y las actuales suelen manejar 18 o 24. La imagen es formada sobre el papel cuando la cabeza impresora golpea contra el papel a través de una cinta de plástico o tela entintada. Este tipo de impresoras imprimen sobre papel normal, hoja suelta o papel continuo. La velocidad de impresión se mide en caracteres por segundo, teniendo unos valores desde unos 200 hasta unos 900. Una impresora matricial puede ofrecer algo llamado operación multimodo. Esas impresoras poseen como mínimo tres modos: el modo borrador ("DRAFT"), que genera una salida para usos generales, el modo realzado, que genera un esquema de puntos más denso haciendo que la cabeza avance a medios espacios, y creando así una copia más fácil de leer, y el modo doble golpe, en el que todos los caracteres se imprimen en dos pasadas desplazándose el rodillo en la segunda pasada 1/144 pulgadas (medio punto) generando lo que se llama "NLQ: Near Letter Quality". Puede imprimir gráficos ya que cada aguja puede funcionar como un punto independiente. También pueden imprimir en color utilizando cintas con varios colores (al menos los tres primarios). 8.1.2.1.2. Margarita. Las impresoras de margarita disponen de los caracteres en forma de hojas que imitan a la flor y de ahí su nombre. Para escribir se gira la margarita hasta enfrentar el carácter deseado y en ese instante un martillo golpea sobre el mismo y éste sobre la cinta y el papel. Se usan principalmente para correspondencia comercial o tratamiento de textos profesionales. Por otro lado las impresoras de margarita no se deben englobar en la práctica en las de fuente única, pudiendo ser una equivocación hacerlo, pues tienen la posibilidad de cambiar de margarita, para así disponer de diversos tipos de escritura. A parte de la posibilidad de cambiar de letra con margaritas, también pueden imprimirse de diferentes formas (con impresión doble, y la denominada impresión de sombreo). Generalmente las impresoras de margarita también disponen 42 de diferentes códigos de control para subrayado o posicionado elevado o bajo, siendo idénticos a los de las impresoras matriciales. 8.1.2.1.3. Bola. En este caso los caracteres se disponen sobre la superficie de una cuasiesfera. También permite el cambio de letra empleando diferentes bolas. Proviene, la igual que la anterior, de la tecnología usada en las máquinas de escribir electrónicas. 8.1.2.1.4. Cadena. Dispone de una cadena con unos 5 juegos de caracteres que están girando constantemente cuando hay que imprimir uno, en una posición determinada, se golpea con un martillo de los 132 que existen (uno para cada posición de impresión), de manera que esta impresora tiene 132 columnas. Su velocidad es de unas 1.200 líneas por minuto. Se suele emplear como salida de listados muy grandes en sistemas de ordenador bastante potentes, utilizando papel continuo. 8.1.2.1.5. Tambor. En este caso varios juegos de caracteres en forma de anillos se disponen sobre un tambor que gira y los martillos golpean cuando se coloca el carácter deseado. 8.1.2.2. No impacto. Como alternativa a las anteriores impresoras se pueden disponer de varios sistemas emplean distintos principios para conseguir la copia impresa. Las más importantes son las siguientes: Térmica, Electrostática, Inyección y Láser. La ventaja principal suele ser su menor ruido y menor número de elementos mecánicos, lo que repercute en su fiabilidad. 8.1.2.2.1. Térmica. Cualquier impresora que forme una imagen sobre un papel especial tratado, utilizando el calor, es llamada térmica. Las impresoras térmicas son también impresoras matriciales debido a que sus cabezas impresoras, están formadas por hileras de finas agujas. Cuando la cabeza impresora es acercada a un papel especial sensible al calor, el papel se oscurece y reproduce la imagen del carácter o segmento de gráfico que ha de ser impreso. Este tipo de impresoras es el más barato aunque son relativamente rápidas y silenciosas, su principal desventaja, es el papel térmico que necesitan usar. 8.1.2.2.2. Electrostática. Este tipo de impresoras, requieren un papel revestido de una película metálica. Una cabeza impresora electrostática es una cabeza matricial compuesta por agujas metálicas que forman los puntos. Esas agujas son cargadas eléctricamente, de modo que se convierten en pequeños imanes, y así levantan diminutas zonas del revestimiento metálico de la hoja, revelando así la base del papel más oscuro, que hay debajo. Este tipo de impresoras se haya ahora en desuso. 8.1.2.2.3. Inyección. En este caso la impresión se realiza mediante la inyección directa de la tinta sobre el papel. Su estructura es similar a la matricial, pudiendo ofrecer más calidad por trabajar con tamaños de punto más pequeños. Además son más silenciosas. En vez de agujas, que golpean el papel, se proyecta la tinta en forma de salpicaduras de colores en el papel. El diámetro de una gota es de unos 0,025 mm. Debido a la alta velocidad con que salpica la tinta contra el papel (700 km/h), se produce una mancha de más o menos 0,16 mm de diámetro. 43 Se puede producir la inyección mediante una resistencia que calienta la tinta de la tobera, consiguiendo llevarla a punto de ebullición con lo que se evapora produciendo una pequeña burbuja. A medida que la burbuja crece empuja la tinta fuera de la boquilla. También se puede utilizar un dispositivo piezoeléctrico que permite la polarización de la tinta y su expulsión. Otra posibilidad es la impresión por cambio de fase, utilizando tinta sólida que se licua por calor. Sus posibilidades de utilización son prácticamente idénticas a las matriciales: escribir en negrita, letra ancha, gráfico por imagen, etc. Pero contrariamente los códigos de control son bastante diferentes, repercutiendo en el software. En este tipo de impresoras el ruido llega a 45 dB, que es mayor que las de las impresoras por láser o los plotters, pero mucho menos que las matriciales o de margarita. Impresoras a color de inyección. Estas impresoras utilizan una tecnología nueva para generar imágenes gráficas y textos a color. Mientras otros métodos se hayan limitados a imprimir en un solo color a la vez, las impresoras de chorro de tinta en color, depositan todos los colores de una sola pasada sobre el papel. La forma más común en que se realiza esto, es disponer de una cabeza impresora, conteniendo una hilera de chorros, uno o más por cada color. Así, estas impresoras ofrecen textos de excelente calidad. Las más sofisticadas de éstas pueden imprimir fotos de elevada calidad (con resoluciones de 9600x2400 ppp), de forma que algunas incorporan la posibilidad de leer directamente los CDs, DVDs (modelo de Canon Pixma IP 5000) las tarjetas de memoria de las cámaras 8.1.2.2.4. Láser El láser es la tecnología más reciente en impresoras. Son algo más caras, desde 600 euros en adelante, producen sin embargo la más elegante de las salidas, con la calidad demanda para trabajos de oficina. Las impresoras láser son silenciosas y rápidas. El método de impresión es mediante un rayo láser muy fino que graba la imagen sobre un tambor. Por procedimientos electrostáticos se fija la tinta sobre esta imagen y a continuación sobre el papel, de forma similar a las fotocopiadoras. Este tipo de impresoras son 8 veces más rápidas que las del tipo de margarita, y ofrecen resoluciones de 300x300, 600x600 e incluso 1.200x1.200 puntos por pulgada, mientras que las impresoras de impacto ofrecen solamente de resolución de 70 a 150 puntos por pulgada. El rendimiento normal de este tipo de impresoras es de 6 a 26 páginas por minuto. El láser es modulado de forma que alcanza un tambor rotativo, recubierto de un material fototransmisor amorfo. El tambor se carga en cada pasada a través de un crotón eléctrico. Este crotón se compone de un cable alimentado con altos voltajes. Al incidir el rayo, el tambor se descarga en estas zonas. Así se memoriza el diseño que debe salir como un dibujo estático en el tambor, todo a alta velocidad. El espejo poligonal desvía el rayo horizontalmente, y gira sobre su propio eje hasta 3.000 veces por minuto. En cuanto se ha formado el texto en el tambor, se pasa a la reproducción en el papel. En la actualidad, las impresoras más modernas ya no llevan cañón de helio, sino que llevan diodos láser. Todo el mecanismo se efectúa por un microprocesador integrado en la impresora láser. Éste µP también es responsable de los comandos de tipo de letra, forma de hoja y características, escritura vertical u horizontal, etc. La utilización de este tipo de impresoras láser, es muy variada, y 44 dependerá de las necesidades de cada oficina o empresa. Todo lo mencionado sobre la impresora láser, y de forma muy general, será ampliado y profundizado en el apartado de cañón de helio que se trata a continuación. Cañón de helio (funcionamiento) La técnica de la impresora láser ha ido evolucionando. Los aparatos más antiguos todavía poseen un verdadero cañón láser de helio y neón. El rayo se desvía horizontalmente por un espejo, poligonal (con 10 a 12 superficies), y a la vez se divide por un denominado abductor de rayos acústico-ópticos, en haces parciales. El rayo láser modulado de esta forma alcanza un tambor rotativo recubierto de un material fototransmisor amorfo (es decir, informe). Este tambor se carga en cada pasada a través de un crotón eléctrico. El crotón se compone de un cable alimentador con alto voltaje, y tensado a cierta distancia encima del tambor. Un crotón de este tipo también se encuentra en fotocopiadoras de proceso en seco. Al incidir el rayo, el tambor se descarga en estas zonas. De esta manera se memoriza el diseño que debe salir como un dibujo estático en el tambor. Todo el proceso se desarrolla a alta velocidad. El espejo poligonal, que desvía el rayo láser horizontalmente, gira sobre su propio eje hasta 3.000 veces por minuto. En un espejo de 10 superficies el rayo láser alcanza al tambor unas 30.000 veces por minuto. En cuanto se ha formado el texto o el gráfico en el tambor, comienza el proceso de reproducción al papel normal. Este proceso es comparable al proceso de la xerografía. El tambor pasa por encima de un cassette con tinta seca metálica (toner), que también está cargado magnéticamente. Al rozar el tambor el toner, este se pega solo en las zonas marcadas por el rayo láser. Este proceso también se llama proceso positivo-positivo, ya que el toner y el tambor tienen la misma polaridad. El traspaso del toner al papel vuelve a ser con la ayuda de un crotón. El toner depositado en el papel se fija derritiéndolo finalmente con rodillos precalentados, quedando así permanentemente pegado el papel. Después de este proceso se procede a la descarga completa del tambor con una irradiación muy fuerte. Adicionalmente se eliminan los restos de toner no pequeños cepillos y un tejido de fieltro. La hoja impresa se deposita en una cubeta de salida, de la impresora. Seguidamente se vuelve a cargar el tambor y se dispone de él para la próxima hoja. Ya que el tambor no tiene soldadura de unión permite la impresión de grandes gráficos o largas en rollo de papel o en papel continuo sin interrupción alguna. Diodos láser (funcionamiento) Las impresoras más modernas disponen de diodos láser, es decir, semiconductores. Con ello se hace innecesario el control electrónico, la fuente de alimentación, y el sistema de refrigeración. Los aparatos pueden además construirse de tamaños más pequeños y económicos. Pero como el diodo láser está montado deforma fija (al contrario que el cabezal de las impresoras más extendidas, que se mueve,), pero el principio de transmisión de señales digitales al tambor, se decir, el sistema de reflejo, es el mismo. El control de este proceso es efectuado por un microprocesador integrado en las impresora, y este también es responsable de los comandos para tipo de letra, tamaño de la hoja, escritura vertical u horizontal, etc. La transmisión de datos del ordenador original se efectúa con el código ASCII normal, transformando el microprocesador de la impresora las correspondientes señales digitales. Este proceso es comparable a la de las impresoras matriciales o las de margarita. 45 El futuro de este tipo de impresoras. A este tipo de impresora es al que se le abre más posibilidades de desarrollo tanto técnico como económico. Hoy en día ya son rentables para trabajos profesionales, pues disponen de una elevada calidad de imprenta, y también disponen de una gran capacidad gráfica, con lo que para procesos de fotocomposición en los que se pueda requerir unas prestaciones tanto gráficas como de texto muy elevadas, se pueden realizar por el usuario sin necesidad de ir a una imprenta, con su consiguiente ahorro, al ser necesario adquirir para procesos normales distintos tipos de impresoras (margarita, chorro de tinta). Y a todo esto se unen operaciones como la creación de códigos de barras, dedicarlas a la función fotocopiadora, etc. El único inconveniente de este tipo de impresoras, es que de momento las posibilidades de color en los gráficos pueden ser un tanto limitadas, debido a que el toner solo puede ser de un solo color (rojo, verde, etc). 8.2. EQUIPOS MULTIFUNCIÓN. Estos equipos agrupan en uno sólo las funciones que realizan varios: impresora, escáner, fotocopiadora, fax, lector de tarjetas, ... Tienen la ventaja de se muy económicos (los hay desde 100 euros) y así prestar solución para profesionales y en algunos casos para uso doméstico. Su problema puede estar en que si se avería algo, se pierde la utilidad de todo o de una gran parte. 8.3. TRAZADORES GRÁFICOS (PLOTTERS). Para gráficos difíciles o complejos (por precisión o tamaño mayor de A3), a un color o a varios, los plotters a pluma siguen siendo aún la elección necesaria por la calidad que ofrecen. Los plotters a pluma producen líneas precisas, nítidas y de bordes definidos, debido a que genera su salida con una pluma llena de tinta líquida. Esto supone una precisión excepcional en los dibujos. Los plotters a pluma existen en todos los tamaños y modelos, y pueden costar desde los 600 euros hasta más de 6.000 euros. Así los plotters de pluma sólo son aconsejables para generar gráficos complejos (planos arquitectónicos, esquemas eléctricos o electrónicos, cartografía, etc), y no son aconsejables para salida de texto. 8.2.1. TIPOS DE PLOTTERS. Hay que diferenciar principalmente dos tipos de plotters por tipo de estructura, el plotter de tambor y el plano. En los plotters de tambor el papel se transporta con ayuda de pequeños rodillos de superficie a través de un tambor, mientras que el cabezal se mueve horizontalmente; en los plotters planos el papel se encuentra inmóvil sobre la superficie a dibujar, mientras que los motores electrónicos mueven el cabezal horizontal y verticalmente por el papel. Debido a ello los plotters planos necesitan algo más de espacio, pero trabajan con más precisión que el de tambor, y son a veces algo más económicas, aunque esto sólo valga para los modelos más sencillos, que proporcionan un rendimiento modesto. Los que trabajan con tamaños igual o superiores a DIN A3 y con más de 3 ó 4 colores, son costosos. En ambos casos el cabezal puede estar constituido por varios grosores y colores de rotuladores, bolígrafos o plumas. Las diferencias o criterios más importantes de los plotters son: 46 La velocidad: Plotters de alto rendimiento logran una velocidad de diseño de 20 a 50 cm/sg (los más económicos de 5 a 10 cm/sg). La precisión: La resolución puede variar de 10.000 a 20.000 puntos diferentes en las dos direcciones (en las impresoras suele ser menor). El formato (tamaño) del papel a usar y la calidad de colores: Un plotter de tipo medio puede admitir hasta el formato A3 y 10 colores distintos, con la posibilidad de usar pluma o rotuladores. Conjunto de comandos ampliados: Es decir, un propio sistema operativo que sin necesidad de software pueda permitir elegir entre una gran variedad de tipos de líneas, letras en todos los ángulos deseados, así como programar arcos, círculos, lazos, etc. En lo que se refiere al elemento de impresión, el más general es el de plumas, pero también existen los electrostáticos en los que la pluma se reemplaza por un punto catódico y se dibuja sobre papel electrosensitivo. Son más rápidos, pero de menor precisión que los anteriores. También se pueden utilizar como impresoras rápidas. Impresoras matriciales con posibilidad de plotter. Existen distintos tipos de impresoras, sobre todo matriciales con posibilidades de plotter, o con interfaces que permiten utilizar la impresora emulando un plotter. Dichos interfaces permiten comandos de plotter: dibujar círculos, rectángulos, triángulos, rayos, superficies, y escribir en 4 direcciones. Para ello juegan con el cabezal (bidireccional) y el rodillo de arrastre del papel, estando la hoja integrada en un sistema de coordenadas en el que se pueden direccionar 10.900 x 46.500 puntos. Características: Paso incremental Debido a que el desplazamiento de las plumas por el papel se realiza mediante motores paso a paso, los desplazamientos se realizan por incrementos. El paso incremental es el mínimo desplazamiento que puede realizar la pluma. En los plotters pequeños, el paso incremental es del orden de 0,1 ó 0,05 mm, mientras que en los grandes puede ser de 0,025 ó 0,0125 mm. Resolución Es una característica similar a la anterior. Se expresa en puntos por pulgada. Precisión posicional estática Es la precisión que tiene el sistema en posicionar la pluma en unas determinadas coordenadas. Se expresa su valor absoluto en milímetros o en pulgadas. Velocidad de dibujo Es la velocidad máxima a la que se desplaza la pluma sobre el papel. Se 47 expresa en mm/seg. o en pulgadas por segundos (i.p.s.). Puede ser del orden de 100 mm/s en lo pequeños hasta 662 mm/s (20 ips) en los grandes. Pueden existir dos velocidades diferentes: a) Axial: Velocidad de la pluma en su desplazamiento sobre la guía. b) Diagonal: Velocidad resultante en el desplazamiento combinado de la pluma y el carro o tambor.. Además la velocidad del dibujo depende de otros dos factores: 1) Aceleración Cuanto mayor sea la aceleración, antes se alcanza la velocidad máxima. Con una aceleración de 4g se alcanza esa velocidad en una fracción de pulgada y esto permite realizar prácticamente todo el dibujo a la velocidad máxima. 2) Tiempo de respuesta Las plumas se aplican contra el papel mediante electroimanes y lógicamente, tardan un tiempo, tanto en subir como en bajar. Los tiempos típicos son de 2 ms a 10 ms. Superficie del dibujo. Son las dimensiones máximas del dibujo que puede realizar el plotter. Número de plumas y colores. Los plotters pueden disponer de distintas plumas de varios colores para la realización de gráficos. Funcionamiento on-line y off-line. El plotter puede funcionar conectado directamente al ordenador (on-line), para los cual suelen disponer de un buffer similar al de las impresoras. Sin embargo, dada la baja velocidad del trazado respecto de la velocidad del ordenador, el funcionamiento habitual de los plotters es off-line. El 4ibujo a realizar se graba sobre un soporte magnético y, posteriormente, mediante un controlador se transfiere la información al plotter. Programas internos. Algunos trazadores disponen de microprocesadores lo que les permite almacenar programas para el dibujo de caracteres o curvas típicas. Con estos programas se pueden obtener: 1) Generación de vectores. Mediante la especificación de puntos de inicio y final la pluma puede trazar la línea correspondiente. 2) Generación de caracteres. A partir del código ASCII el programa puede generar y dibujar los caracteres. 3) Generación de ejes y cuadrículas. 4) Sombreados y entramados. 48 Con la información de los límites del área, se pueden completar los dibujos. 5) Generación de círculos y arcos. Dando las coordenadas del centro, el radio y el comienzo y final se pueden dibujar los arcos de circunferencia o la circunferencia completa. 6) Distintos tipos de líneas. Las líneas se pueden dibujar con diferentes anchos, a puntos, a trazos, etc. 7) Generación de símbolos. Para la realización de ciertos esquemas es útil que el plotter disponga de una librería de símbolos del tema. Por ejemplo: símbolos electrónicos o símbolos arquitectónicos. Tipo de interface. Se emplean los siguientes: + + + + + Paralelo (centronics), como las impresoras. Serie RS-232. Bucle de 20 mA. IEEE 488. USB Características adicionales. Tensión de alimentación Consumo Disipación de calor Márgenes de temperatura y humedad de funcionamiento. 8.4. SONIDO. Este periférico permite la utilización del ordenador como generador y reproductor de sonidos. Consigue un uso más entretenido en los juegos y presentaciones, pero también puede controlar instrumentos musicales a través del interfaz adecuado: MIDI. En general está constituido por una placa específica más unos altavoces, que pueden ir incorporados en los laterales del monitor, para ahorrar espacio. También se puede utilizar un amplificador externo que proporcione una potencia de reproducción mayor. 8.5. MULTIMEDIA. Actualmente se tiende a utilizar este término para indicar que el ordenador puede realizar una presentación combinada de imagen animada y sonido, con calidad aceptable, ligada a la implantación del DVD y de Internet, donde la información aparece como una combinación de texto, texto en movimiento, iconos, iconos animados, imágenes, vídeos y música. Para terminar con los periféricos y a modo de enlace con el punto (y con la Unidad 2) siguiente de comunicaciones hay que señalar la importancia que cada vez mayor está tomando los elemento multimedia en Internet. Así podemos ver lo que ocurre en cualquier punto del mundo accediendo a las cámaras web públicas disponibles, así como posemos escuchar una radio que esté emitiendo en cualquier lugar del mundo en este momento. CAPÍTULO 9. COMUNICACIONES. 49 El ordenador necesita comunicarse con otros sistemas similares. Dados los diferentes tipos de comunicaciones se optó por dotar al sistema de dos posibilidades: la conexión en serie y la conexión en paralelo. Las características son diferentes. La comunicación serie será más lenta, ya que la información viaja de bit en bit, pero puede alcanzar mayores distancias, siendo bidireccional, y es la que se empleará normalmente como moduladora, a través de un "modem" y de esta manera utilizar caminos ya establecidos, como es la red telefónica. La comunicación en paralelo permite que la información viaje de byte en byte (8 bits cada vez), pero a una distancia más corta. Se utiliza normalmente para enviar datos a la impresora, con lo que la comunicación es unidireccional, si bien los nuevos sistemas como Windows95 utilizan la comunicación bidireccional para conseguir nuevas prestaciones. 9.1. SERIE (RS-232) * El estándar fue establecido por la Electronics Industries Asotiation (EIA). Coincide con la recomendación V.24 del CCITT. En esta recomendación define un camino para la señal de 25 conductores, que conforma 18 circuitos con retorno a través de tierra. También se definen los voltajes correspondientes a los niveles lógicos (0 y 1). LÍNEA MODEM DCE DTE MODEM DCE DTE DTE: Data Terminal Equipment DCE: Data Communication Equipment Figura 9.1. Esquema de comunicación serie. En cuanto a los niveles lógicos, hay que tener en cuenta que en el interior del PC se trabaja con niveles TTL, es decir, de 2 a 5 voltios para el "1", y de 0 a 0,8 V para el "0". Debido a la baja inmunidad al ruido estos niveles no se pueden emplear fuera del ordenador. El RS-232 emplea en la emisión -12 V para el "1" y +12 V para el "0", si bien en recepción se identifica como "1" una señal inferior a -3 V, y como "0" a una señal mayor de +3 V (Ver. figuras 1 y 2) 1 0 1 0 1 +12v 1 0 1 0 1 +5V +5V -12V Figura. 9.2 Figura. 9.3 Aunque la definición general establece un hasta 12 conexiones, en las comunicaciones con el PC se utilizan como máximo 9 conductores, pero a veces basta con 3. La definición de los pines es: Pin 1 2 3 4 CCITT 101 103 104 105 5 106 Señal Masa Transmitir datos Recibir datos RTS (S) CTS (E) Descripción Masa de protección (pantalla). Salida de datos del PC (TXD). Entrada de datos al PC (RXD). Request To Send (RTS) (petición de emisión) establecida por el PC cuando quiere emitir datos. Clear To Send (CTS) (listo para recibir) 50 6 107 DSR (E) 7 8 102 109 15 17 20 114 115 108 DTR (S) 22 125 RI GND CD (E) (E) recibida por el PC cuando el aparato está listo para recibir datos. Data Set Ready (DSR), recibida por el cuando el modem está encendido y conectado. Ground (Masa de Señal). Carrier Detect (DCD)o Recieved Line Detect, recibida por el PC cuando el modem detecta un portador. Reloj de emisión de modem. Reloj de recepción. Data Terminal Ready (DTR), establecida por el PC siempre que la comunicación de datos está activa. Ring Indicator, recibida por el cuando el modem está recibiendo señal de timbre (en modo respuesta sólo). * Utiliza el conector DB-25. Aunque el estándar RS 232 especifica el número de pines no especifica el conector. El más usual es el DB-25 y está disponible en macho y hembra (P = pines y S = socket). Los PC vienen equipados con conectores de 25 o de 9 pines macho (pinchos) y los terminales (impresora, modem) con hembras (agujeros). * Las velocidades de transmisión están normalizadas a los siguientes valores (en Baudios y de menor a mayor): 75, 110, 134.5, 150, 200, 300, 600, 1.200, 1.800, 2.400, 4.800 y 9.600. La paridad puede ser par o impar o no existir control de paridad. (Preselección de par). La longitud de la palabra puede ser de 5, 6, 7 u 8 bits (Preselección de 8). El número de bits finales (stop bits) puede ser 1, 1,5 (sólo para longitudes de 5 bits) 0 2 bits (para 6, 7 u 8 bits). * La forma más simple de conectar dos ordenadores es conectar los dos pines 7 (GND) y el pin 2 de uno con el 3 del otro y viceversa. Este sistema tiene el inconveniente de que puede no funcionar con algunos programas de comunicaciones. Algunos programas inspeccionan las líneas CTS, CD y RTS y no funcionan a no ser que algunas o todas las señales sean "0" lógico u "ON". Se puede engañar a estos programas conectando entre sí las patillas 4 con la 5 y la 8, y la 6 con la 20. Una desventaja es que ninguno de los PC's sabe si el otro está listo para comunicar. Pero ¿qué importa eso? Si el PC 2 no está listo, el operador del PC 1 se dará cuenta cuando no haya movimiento de datos a través de la línea. * Funcionamiento interno de un puerto serie. La mayoría de sistemas empezó utilizando el circuito integrado conocido como el UART (Universal Asyncronous Receiver/Transmitter = Receptor/Emisor Asíncrono Universal) 8250. En la actualidad se utiliza el 16550. La UART lleva a cabo las siguientes funciones: - Convierte los bytes que recibe en paralelo en una corriente serie de 8 bits y viceversa. Añade los bits necesarios de comienzo, parada y paridad a cada byte que va a ser transmitido y los elimina de los recibidos. Estos bits se utilizan para el control de los errores en la comunicación. Se asegura de que los bits son enviados a la velocidad apropiada. Hay una sección de Control y Estado que recibe el estado lógico de las patillas del acoplamiento, informando al procesador del estado de éstas y, cuando un programa llama, cambia el estado de las señales de acoplamiento de salida. En un extremo de la línea este circuito recibe código ASCII y el produce 51 una forma de onda en función de este código, y en el otro extremo esta onda se vuelve a transformar en código ASCII. Dentro del PC los datos circulan en un bus paralelo de 8 bits. * Los interfases RS 232 vienen en dos "sexos electrónicos", DTE (Data Terminal Equipment) Equipamiento de terminal de datos, y en DCE (Data Communications Equipment). El PC es un DTE, transmitiendo datos por el pin 2, y el modem es un DCE, recibiendo datos por el pin 3. 9.2. PARALELO (CENTRONICS). Como ya se ha citado, la comunicación en paralelo implica enviar varios bits a la vez. En el caso se envía un byte en cada ocasión lo que demanda 8 líneas de comunicación para los datos más las correspondientes líneas de control. Se utilizan 36 pines. La distribución es la siguiente: Pin Pin Señal Ret. Señal 1 19 /STROBE 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 21 22 23 24 25 26 27 28 11 29 12 13 14 30 - 15 16 17 18 19-30 31 - 32 33 34 35 36 Sentido Descripción IN Permite la entrada de los datos. Debe ser más ancho de .5 µs. El nivel es normalmente alto (High), la entrada se produce cuando el nivel es bajo (Low). DATA 1 DATA 2 DATA 3 DATA 4 DATA 5 DATA 6 DATA 7 DATA 8 /ACKNLG IN IN IN IN IN IN IN IN OUT Estas señales representan la información. Cuando el dato es "1" la señal es alta (H), cuando es "0" la señal es baja (L). El nivel bajo (5µs) indica que los datos se han recibido y que la impresora está lista para aceptar otro dato. BUSY OUT Un nivel alto indica que la imp. no puede recibir datos. Se pone alta en los siguientes casos : - Durante la entrada de los datos " " impresión - En el estado OFF-LINE - Durante el estado de error de I. PE OUT Un "Alto" indica que no hay papel. SLCT OUT Indica que la I. está en estado de selección. /AUTO FEED XT IN Cuando está a nivel "Bajo", el papel avanza automáticamente una posición después de imprimir. NC No se utiliza 0 V. Nivel lógico de masa (GND). CHASIS GND Masa del chasis (distinta de la masa de señal) NC No se utiliza (+5 V. en DMP 3000) GND Tierra de señal (Cable trenzado). /INIT IN Cuando el nivel se pone a estado "Bajo", el controlador se "resetea" (pone a cero). /ERROR OUT Se pone a cero cuando la impresora: 1 - estado Fin-Papel. 2 " Off-Line. 3 " de error. GND Igual a las de 19 a 30. NC No se utiliza. Conectada a +5 V. a través de una resistencia de 3,3 K . /SLCT IN IN La entrada de datos a la impresora sólo es posible cuando esta señal está a nivel "Bajo". Notas : - "Dirección" se refiere a la dirección 52 de la señal visto desde la - impresora. "Return" se refiere a la masa de cada par trenzado. Todos los niveles son TTL. Los tiempos de subida y de bajada no deben ser superiores a 0,2 µseg. 9.3. USB (Universal Serial Bus) USB significa Universal Serial Bus, o Bus Serie Universal. Es de aparición reciente, si bien se prevé que tomará importancia en el futuro de las comunicaciones en el PC. Permite conectar una gran diversidad de dispositivos (periféricos), como teclados, escáneres, impresoras, etc. El USB es un bus serie controlado desde la placa base, a través del que se pueden realizar transferencias a una velocidad máxima de 12 Mbits/s. Los periféricos se pueden clasificar en Baja Velocidad: Teclado, ratón, joystick; que trabajan a una velocidad de 10 a 100 Kbit/s y de Media Velocidad: Audio, vídeo; con velocidades de 500Kbit/s a 12 Mbit/s. Permite la conexión de 127 dispositivos operando simultáneamente, cada uno con su propio identificador admitiendo la conexión “en caliente”, es decir con el ordenador funcionando, y soportando “Plug and Play”, con lo que el sistema reconoce el elemento concreto conectado y realizando la asignación de recursos (IRQ, Canal DMA, direcciones de E/S). Aunque puede servir para las comunicaciones su diseño básicos es para conectar el ordenador con los periféricos. La comunicación se realiza mediante un cable de 4 hilos, por lo que se transfiere información (en un par trenzado D+ y D-) y alimentación (Vbus y GND). Esto supone que algunos dispositivos de bajo consumo no necesitan alimentación externa. 9.4. FIREWIRE El bus IEEE1394 ( también llamado Firewire, iLink o terminal DV) es un bus serie de alta velocidad complementario del USB que mejora la conectividad de dispositivos incluyendo videocámaras, dispositivos de almacenamiento y periféricos. Debe coexistir pacíficamente con USB quedando éste para periféricos de menor ancho de banda. No son compatibles. Las diferencias entre ambos buses son: Máximo número de dispositivos Inserción en caliente (enchufar sin resetear) Máx. longitud del cable entre dispositivos Velocidad de transferencia Velocidad en el futuro 1394/FireWire/i.Link 62 USB 127 Sí Sí 4,5m 5m 400mbps (50MB/sec) 12mbps (1.5MB/sec) 800mbps (100MB/sec) 1Gbps+ (125MB/sec+) Sí Sí versión 2.0 hasta 460MB Compatible Macintosh Conexión de dispositivos Internos Periféricos típicos - Videocámaras DV - Cámaras de alta resolución - HDTV - Discos duros - DVD-ROM Drives - Impresoras - Escáneres 53 ? No - Teclados - Ratones - Monitores - Joysticks - Cámaras de baja resolución - CD-ROM Drives de baja velocidad - Modems USB. El bus Firewire ( iLink, DV ), aunque similar, no es compatible con el Ha sido adoptado por numerosas compañías y se vislumbra un crecimiento espectacular en su implementación. Microsoft e Intel lo han declarado como "obligatorio" en su especificación PC98. Por tanto es de esperar que en poco tiempo esté integrado en la propia placa base del ordenador. Microsoft lo soporta de modo natural en Windows 98, pero Intel se niega a sacar chip set Firewire : prefiere sacar el USB-2 para no pagar un duro en royalties. Este bus fue desarrollado por Apple para su gama de ordenadores con la idea de sustituir al bus SCSI. Junto con Thomson tienen una patente en Reino Unido, pero sólo aplicable a los fabricantes de chips y en unas condiciones bastante favorables. A finales de 1995 el IEEE editó el actual estándar 1394. Su filosofía es similar al USB, soportando Plug&Play, hasta 63 dispositivos e inserción sin necesidad de apagar el equipo. Multiplica el ancho de banda llegando por el momento a los 400 Mbps (el USB está limitado a 12 Mbps). También proporciona hasta 15 W de potencia a los dispositivos conectados a él. El bus es multimaster, con asignación dinámica del número de nodo conforme son añadidos a la cadena. Cada nodo actúa como un repetidor, permitiendo formar topologías en árbol. Debido a la alta velocidad en el bus, la distancia máxima del cable entre nodos, es de 4.5 m. Esta limitación viene dada básicamente por la atenuación de la señal en el cable. Como se pueden tener hasta 16 dispositivos en una rama, la distancia máxima de la cadena llega a los 72 m. El protocolo es tanto asíncrono como isócrono. Esto significa que es posible negociar tanto un ancho de banda fijo ( para dispositivos como las cámaras DV que necesitan una transferencia constante y en tiempo real ) como variable ( para impresoras, escáners, etc ) simultáneamente por el mismo bus. El conector se ha heredado de una famosa consola de juegos. Puede parecer raro, pero este conector ha demostrado su fiabilidad y comodidad durante años. Además, es barato. Normalmente, las tarjetas Firewire llevan un conector para 6 cables : 4 de señal ( en modo diferencial ) y dos más para alimentar los dispositivos externos (algunas tarjetas Firewire, como la Digital Origin IntroDV vienen con un conector de 4 pines y un cable de 4 pines por ambos extremos. No es mala, idea ya que ese mismo cable puede valer para interconectar dos cámaras miniDV). Las cámara de vídeo, sin embargo, montan un conector de 4 pines , ya que no necesitan ser alimentadas externamente. Por tanto, se necesita un cable de " 6 a 4 pines" para conectar una Firewire a una miniDV. Pero si queremos conectar dos cámaras miniDV ( una de ellas con capacidad de grabación) se necesita un cable de "4 a 4 pines". 9.5. INFRARROJOS Permite la conexión entre el ordenador y un periférico (impresora, teclado, ratón, teléfono móvil, ...) sin necesidad de utilizar cables. Sólo es necesario que los elementos de emisión/recepción se vean. Viene a ser similar a los mandos a distancia tan utilizados en la actualidad. 9.6. BLUETOOTH Se puede incluir en este apartado interconexión de periféricos con el PC. la tecnología propuesta para la Bluetooth está basado en una tecnología de networking de un solo chip, que suministra comunicación en una frecuencia de 2,4 GHz. Los aparatos tienen un radio de acción de 10 metros y se pueden conectar hasta ocho aparatos en red en un mismo piconet. Comunicación en todas direcciones La tecnología Bluetooth utiliza una señal que opera en la banda de los 54 2,45 GHz y que hace múltiples saltos de espectro para reducir la interferencia con otros dispositivos, como los mandos de apertura de puertas de garajes que trabajan en la misma banda. La señal cambia 1.600 veces cada segundo sobre 79 frecuencias distintas, excepto en Francia, donde el salto de la señal se ha limitado a 23 frecuencias porque el resto están ocupadas por los militares. La señal es omnidireccional y atraviesa paredes y maletines, dentro de un radio de 10 metros. En cualquier grupo de dispositivos Bluetooth, uno de ellos actúa como maestro y soporta hasta otros siete dispositivos, que trabajan como 'esclavos'. El maestro conecta los 'esclavos' entre sí y a sí mismo y controla el periodo y el salto de frecuencia de los 'esclavos' para que trabajen al unísono. Bluetooth está diseñada para funcionar con cualquier fabricante y sistema. El nombre, un tanto extraño, proviene del rey danés Harald Bluetooth, que en el siglo X unió bajo un mismo reino a todas las tribus que poblaban el territorio de Dinamarca. La tecnología incorpora distintos niveles de seguridad. Según los técnicos de IBM: "No hay nada que haga que Bluetooth sea más susceptible de ser interceptada que cualquier otra. No existe nada 100% seguro, pero Bluetooth hace que interceptar una señal sea prohibitivamente difícil y caro". CAPÍTULO 10. ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS. Además de los sistemas vistos hasta el momento, el ordenador requiere algunos sistemas o subsistemas que le permitan llevar a cabo su tarea, como por ejemplo se pueden citar: Fuente de alimentación, Reloj, Memoria RAM CMOS y los Buses. 10.1. Fuente de alimentación Al igual que todos los sistemas electrónicos, los circuitos vistos necesitan un aporte de energía que aparece en forma de tensión o tensiones continuas. El elemento que debe aportar esta energía es la fuente de alimentación. En el PC se necesitan para los distintos sistemas las siguientes tensiones: + 5 V., - 5 V., + 12 V. y - 12 V., todas ellas respecto de masa (GND: Ground). La principal es la de + 5 V. Las tensiones de + 12 V. y - 12 V. se utilizan para las comunicaciones serie del interfaz RS-232. Se puede representar en un cuadro las corrientes mínima y máxima (en Amperios) que puede suministrar una fuente típica de 200 W. Tensión + 5 V. - 5 V. + 12 V. - 12 V. Imin. Imax 2,3 15 0,0 0,3 0,4 4,2 0,0 0,25 La fuente genera una señal de POWER_GOOD que activa durante el proceso de encendido del ordenador produciendo el RESET del mismo. Si la tensión se sale del margen de tolerancia también se activa el RESET. Es importante atender a la disipación del calor. Por eso las fuentes llevan (y has llevado siempre)un ventilador para forzar la circulación de aire. Para mejorar esta disipación dle calor se han ido incorporando ventiladores, primero a los propios microprocesadores y en la actualidad en las mismas cajas, como elemento incorporado. En algunas utilizaciones, donde es de vital importancia no perder los datos con los que se está trabajando hay que asegurar que la alimentación no falle. Para ello se dispone de los denominados Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (SAI / UPS: Uninterrupted Power System). Estos sistemas constan de unas baterías que de forma instantánea pasan a 55 suministrar la alimentación en el caso de que la tensión de red desaparezca. De esta forma el ordenador continua funcionando, teniendo unos minutos (en función del SAI específico) para poder almacenar la información de forma ordenada. También aportan una mayor estabilidad en la tensión de red. Se recomiendan en los servidores de redes locales y en aplicaciones de contabilidad o de control. 10.2. Reloj. Como se ha explicado, los sistemas considerados son síncronos, por lo que necesitan de una señal de reloj que es la que marca el ritmo de funcionamiento. Esta señal se obtiene de un oscilador cuya frecuencia se controla por un cristal de cuarzo para proporcionarle mayor estabilidad. En el primer PC el cristal era de 14,31 MHZ, pero el sistema funcionaba a un tercio de esta frecuencia, es decir, 4,77 MHz. Los AT, basados en el µP 80286 fueron aumentado la frecuencia de funcionamiento a 6, 8 10 y 12, llegando en algunos hasta 20 MHz. En el 80386 se utilizaron frecuencias de 25, 33 y 40 MHz. En el 486 se llegó hasta los 66 MHz. En los Pentium se arrancó de los 66 MHz, y en la actualidad se utilizan los 750, 900, 1.200 y 1.500 MHz. 10.3. Memoria RAM CMOS. En los ordenadores actuales se emplea una memoria RAM de tipo CMOS (circuito MC 14618) alimentada por una pila, lo que permite mantener ciertos datos, aunque se encuentren apagados. En esa memoria se almacenan los datos del SETUP: tipo de disco duro, tipo de disco flexible, equipo instalado, memoria base, expansión de memoria, etc. También se utiliza para mantener el reloj de tiempo real (RTC: Real Time Clock), que mantiene la fecha y la hora en cada momento. En los primeros PC se fijaba una fecha por defecto (01:01:80) y se incluían en el fichero AUTOEXEC.BAT los comandos DATE y TIME, para introducir ambos datos. 10.4. Buses. Comunicación Bus de Bus de Bus de interna direcciones datos control Ciclo de bus: Secuencia de estados que ocurren cuando la CPU tiene que acceder a la memoria o a los dispositivos de entrada/salida para: - lectura de una instrucción (ciclo "fetch"). - lectura de un dato. - escritura de un dato. la CPU pone una dirección en el bus de direcciones y se produce una transferencia de datos a través del bus de datos. Además se activan durante el ciclo de bus otras señales de control. 386: Bus de datos 32 bits -> pero permite la comunicación con elementos de 16 bits (los más bajos) Bancos de memoria 4 x 8: 32 bits -> Bus de direcciones 32 bits Evolución del Bus de expansión: 56 PC original: Bus de datos de 8 bits Bus de direcciones de 20 bits PC AT (ISA): Bus de datos de 16 bits Bus de direcciones de 24 bits 486 y Pentium: Bus de datos de 32 bits Bus de direcciones de 32 bits Bus de expansión: AT Los Pentium están preparados para trabajar internamente con un bus de 64 bits de datos. Los procesadores para ordenadores de la gama alta, como el Itanium de Intel, llevan un bus de datos de 64 bits, que se mantiene en toda la arquitectura. PS/2: MCA (Micro Channel Adapter) Bus de expansión nuevo, incompatible con lo anterior. EISA (Extended ISA): Similar al MCA (32 bits de datos y direcciones), pero compatible con ISA. BUS LOCAL: Adaptación del AT. Permite placas de expansión con bus de datos de 32 bits. Es una modificación (precipitada) de AT para lograr una mayor velocidad de transferencia entre la placa base y algunas tarjetas enchufables (controladoras de video) BUS PCI: Mejora las prestaciones del bus local, permitiendo el PnP (Plug and Play: enchufar y usar). Permite el trabajo en 32 y en 64 bits con velocidades de transferencia de 132 MB/s y 264 MB/s. Las tarjetas de 32 bits tienen conectores de 124 contactos. Las de 64 tienen 184 contactos. Sólo permite la conexión de dispositivos internos. Para los externos hay que usar los puertos serie y paralelo. BUS PCMCIA: Bus miniaturizado diseñado para los portátiles (LAPTOP) que permite ampliaciones de memoria, modems y tarjeta bus local. Dispone de un conector de 68 patillas, existiendo tres tipos de tarjetas I, II y III. El Tipo I tiene un grosor de 3,3 mm cuyo uso suele ser para memoria RAM o REPROM. El Tipo II tiene un grosor de 5mm. Se utiliza para ampliación de memoria o para E/S. El Tipo III tiene un grosor de 10,5 mm y se suelen emplear para discos duros. Arquitectura ISA (Industry Standard Architecture) (arquitectura AT) Conectores de tarjetas enchufables (slots de expansión) A través del bus de expansión se utiliza un conjunto normalizado de señales: bus de datos, bus de direcciones, interrupciones, protocolo DMA, relojes, etc. Velocidad: 4,77 MHz. (llegó a 8 MHz.) 57 GLOSARIO DE TÉRMINOS GLOSARIO DE TÉRMINOS: SISTEMAS INFORMÁTICOS A Actuador: Dispositivo que realiza una acción en respuesta a una señal eléctrica. ADM (Acceso Directo a Memoria): Método de transferir datos directamente hacia o desde la memoria principal, sin intervención de la CPU. Adaptador: Tarjeta de circuito impreso empleada para conectar al ordenador dispositivos periféricos tales como unidades de disco o monitores. Alfanumérico: Conjunto de caracteres que contiene letras y dígitos. ALU (Arithmetic-Logic Unit): UAL (v). Amplificador: Dispositivo que se utiliza para aumentar la potencia o la amplitud de una señal. Analógico: Cuando se refiere a una señal eléctrica significa una señal en la que la información se presenta por un nivel de tensión que puede tomar cualquier valor dentro de un cierto margen. (Es lo opuesto a digital). Ancho de banda: Margen de frecuencias que puede transmitir un determinado soporte físico, o también el que posee el canal de información. Se expresa en hercios (Hz). AND (Y): Se refiere a una operación lógica o a una función digital que es cierta sólo cuando todos los componentes son ciertos. Anillo: topología de red en la que cada nodo se conecta a dos nodos adyacentes. ASCII (American Standard Code for Information Interchange): Código estándar americano para el intercambio de la información. Es un código que asigna a cada uno de los posibles caracteres que se pueden emplear un cierto valor en binario. El código básico consta de 7 bits, pero en los ordenadores se suele emplear el ampliado, que emplea 8 bits (1 byte) para codificar cada carácter. ASIC (Application Specific aplicación específica. Integrated Circuits): Circuitos integrados de Automática: Aplicación de la energía eléctrica, electrónica y/o mecánica para controlar procesos automatizados. B BASIC (Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code): Código de instrucciones simbólicas de propósito general para principiantes. Se trata de uno de los lenguajes de ordenadores personales más extendidos. Los primeros PC's de la casa IBM incorporaban un traductor de BASIC en memoria ROM. Es un lenguaje fácil de aprender, pero carece de estructuración, lo que le hace más difícil de documentar. Batch (Lote): Modo de procesamiento de la información en la que ésta se almacena en lotes antes de su tratamiento. Los datos no se procesan en el momento de su aparición, sino cuando les corresponde dentro del lote. Baudio: Unidad de medida de la velocidad de transmisión en comunicaciones digitales. Equivale a un bit por segundo cuando sólo se emplean dos niveles en la codificación, que es el caso más habitual. Biestable: Dispositivo electrónico que almacena, a impulsos de una señal de reloj, un valor lógico en función de la señal de entrada. Binario: Condición en la sólo existen dos estados. Se pueden representar de 58 múltiples maneras, las más usadas son con "0" y "1", o con "verdadero" y "falso". BIOS (Basic Input/Output System): Sistema básico de E/S. Es la parte del sistema operativo que controla todas las funciones de E/S, salvo las de la unidad de disco. Bit (BInary digiT): Dígito Binario. Es la unidad más pequeña de almacenamiento de información. Buffer: Memoria intermedia. Es una memoria provisional de datos, normalmente utilizada para adecuar la diferencia de velocidades entre dos dispositivos durante una transmisión de datos. La memoria puede estar dentro de un dispositivo periférico, o formar parte de la memoria central del sistema. BUS: Circuito y medio principal de comunicación en un ordenador. Cada registro y cada posición de memoria están conectados a él. La anchura del bus tiene que ser igual a la anchura de palabra que maneja el ordenador. Bus de Control: Circuito a través del cual se transmiten las señales de control. Bus de datos: Colección de hilos que transmiten la palabra de datos entre los distintos componentes del ordenador. Bus de direcciones: Colección de hilos o pistas (32 en el PC) que llevan una dirección de memoria desde la CPU hasta la memoria o hasta un dispositivo de almacenamiento externo. Byte: Palabra de datos del ordenador. Un byte equivale a ocho bits, por lo tanto representa un valor en decimal comprendido entre 0 y 255. C Cabezal: Dispositivo electromagnético que transfiere los datos hacia o desde un soporte magnético. CAD (Computer Aided Design): Diseño asistido por ordenador CAE (Computer Aided Engenineering): Ingeniería asistida por ordenador CAI (Computer Aided Instruction): Enseñanza asistida por ordenador CAL (Computer Aided Learning): Aprendizaje asistido por ordenador CAM (Computer Aided Manufacturing): Fabricación asistida por ordenador Canal: Vía de entrada o salida de la información. En el PC se suele referir a las ranuras de expansión. CD (Compact Disk): Disco compacto. Discos de lectura óptica de 12 centímetros de diámetro. Su aplicación primera y principal es el almacenamiento y reproducción de música, pero se utiliza también en el campo de los datos, en cuyo caso se denomina CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory). CHIP: Circuito integrado. Se suele referir al soporte de material semiconductor en el que se asientan los circuitos que componen un circuito integrado. CIM (Computer Integrated Manufacturing): Fabricación integrada por ordenador CNC (Computer Numerical Control): Control numérico por ordenador Controlador: Rutina del sistema operativo que maneja una unidad periférica. También se hace referencia a los circuitos que manejan estas unidades. CPU (Central Processing Unit): Unidad Central de Proceso. CRC (Check Redundancy Code): Código de redundancia que sirve para detectar si 59 hay errores en la grabación. CU (Control Unit): Unidad de Control (UC). Cursor: Símbolo de la pantalla que indica la posición en la que aparecerá el siguiente carácter. CUSTOM: Circuito integrado hecho a medida D Digital: Cuando se refiere a una señal eléctrica significa una señal en la que la información se presenta por unos niveles determinados de tensión. (Es lo opuesto a Analógico). DIMM (Dual In-Line Memory Module): Tipo de encapsulado de la memoria RAM. DIP (Dual In-line Package): Encapsulado dual en línea. Es el encapsulado típico de los circuitos integrados, en forma de doble fila de patillas. Dirección: Número que representa una posición de memoria en el ordenador. DMA (Direct Memory Access): Acceso directo a memoria (ADM). Es un sistema que permite la comunicación de datos sin pasar por la CPU. DNC (Direct Numerical Control): Control numérico directo DOS (Disk Operating System): Sistema operativo de disco. Es un sistema operativo pensado para el control de unidades de disco (ver Sistema Operativo). DRAM (Dymanic Random Access Memory): Memoria RAM dinámica. Necesita un refresco del contenido. E EAROM (Electricaly Alterable Read Only eléctricamente alterable. Partes de eléctricamente. Memory): Memoria de sólo lectura esta memoria pueden alterarse EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) EDO (Extended Data Out): Es un tipo de memoria RAM. EEPROM: Memoria ROM de borrado eléctrico. EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory): Memoria ROM programable y borrable. Permiten realizar prototipos en el proceso de diseño de un programa a almacenar en memoria ROM. E/S: Entrada/Salida. Procesos de transferencia de los datos hacia el ordenador, o desde éste hacia el exterior. ES (Expert System): Sistema experto. Escáner (Scanner): Dispositivo que permite digitalizar una imagen. ESDI (Enhanced Small Devices Interface): Controladora de disco duro. Se utilizó en la PS/2 de IBM. ETCD: Equipo Terminal de Circuito de Datos. Dispositivo que establece, mantiene y libera la conexión con la línea de transmisión para asegurar el envío y recepción de los datos. ETD: Equipo Terminal de Tratamiento de Datos. Dispositivo terminal que se utiliza como fuente o receptor de datos. 60 F Firmware: Programas almacenadas en hardware (en ROM). FLASH: Es una memoria PROM que se borra toda la memoria, con lo que se debe volver a escribir entera. Son del tipo no volátil. Flip-Flop: Biestable FULL CUSTOM: Circuitos integrados totalmente a medida Función de transferencia: La respuesta de un elemento, que especifica cómo queda determinada la salida en función de la entrada. G GATE ARRAY: Circuito integrado compuesto por puertas básicas que se pueden interconectar durante la fabricación para formar una función compleja utilizada como dispositivo de producción normalizado. GATEWAY: Pasarela. Dispositivo o sistema que permite interconectar diferentes arquitecturas de red con diferentes protocolos, proporcionando una traducción de protocolos. GPIB (General Porpose Interface Bus): Bus de interfaz de propósito general. Es un bus utilizado para conectar instrumentos de medida al ordenador. H Hardware (HW): Soporte Físico (v) HDLC (Hihg level Data Link Control): Protocolo estándar en las redes de gran cobertura. Hexadecimal: Sistema de numeración en base 16. Los valores por encima de 9 se representan por las primeras letras del abecedario (de la A a la F). La conversión entre este sistema y el binario es muy simple ya que cada dígito hexadecimal se convierte en los correspondientes cuatro binarios. HOST: Ordenador Central. I IDE (Intelligent Drive Electronics) (Integrated Device Equipment): Es una controladora de disco duro. Inicializar: Establecer los valores iniciales de ciertos elementos. Interfaz (Interface): Dispositivo (Lógico o Físico) que permite la comunicación entre dos entidades diferentes. Interrupciones: Un método rápido de solicitar la atención del procesador por parte de cualquier dispositivo externo. ISO (International Standarization Organitation): Organización Internacional de Estándares. K KiloByte (KB): Como en cualquier otra unidad K significa Kilo y vale 1.000. En el caso de cantidades de memoria vale 1.024. L 61 LAN (Local Area Network): Red de área local. M Mainboard: Placa principal. MAP (Manufacturing Automation Protocol): Protocolos de automatización de la fabricación. Red local para fábricas. Megabyte (MB): Como en cualquier otra unidad M significa Mega y vale 1.000.000. En el caso de cantidades de memoria vale 1.048.576. Memoria: Soporte Físico empleado para el almacenamiento de la información. Puede ser a base de semiconductores (RAM, ROM, etc.) o magnético (discos, cintas, etc.). MCA: Micro Channel Adapter): Tipo de conexión la bus del PC promovida por IBM. Microprocesador: Circuito integrado en una sola pastilla capaz de ejecutar una serie de instrucciones codificadas. Modem (MOdulador-DEModulador): Dispositivo que puede convertir una señal digital en otra analógica adecuada para su transmisión por un canal analógico como puede ser la línea telefónica, y puede reconvertir una señal analógica (modulada de la misma manera) en su señal digital correspondiente. Monitor: Unidad de visualización que permite obtener imágenes de más calidad que un aparato de TV estándar. También se llama monitor el programa especial almacenado en ROM que permite la interacción del usuario con el ordenador. Motherboard: Placa principal. MTBF (Middle Time Between Failures): Tiempo medio entre averías. Es el tiempo durante el cual funciona correctamente un componente o sistema entre dos averías consecutivas. Es un dato estadístico. MTTR: Tiempo medio de reparación. Es el tiempo que se tarda en diagnosticar y reparar una avería. Muestreo: Técnica por la cual se inspecciona una señal continua a intervalos regulares de tiempo con el objetivo de poseer valores que la representen. N NAND (NO-Y): Se refiere a una operación lógica o a una función digital que es falsa sólo cuando todos los componentes son ciertos. NC (Numerical Control): Control Numérico. NOR (NO-O): Puerta lógica o función digital cuyo resultado es falso si al menos uno de los valores es cierto. O OCR (Optical Character Recognition): Soporte lógico que permite convertir en información de texto una imagen recogida por el escáner. OFF-LINE (Fuera de línea): Modo de trabajo en el que la información que proviene de los terminales no se procesa de forma inmediata. En el campo de la programación de robots se refiere a la programación sin necesidad de parar el robot. ON-LINE (En línea): Modo de trabajo en el que la información enviada al ordenador se procesa inmediatamente enviándose, a continuación, los resultados a los puntos en los que se requieren. En el campo de la programación de robots 62 se refiere a la programación en la que es necesario parar el robot. OR (O): Puerta lógica o función digital cuyo resultado es cierto si al menos uno de los valores es cierto. OS (Operanting System): Sistema Operativo. OSI (Open Systems Interconection): Interconexión de Sistemas Abiertos. OTP (One Time Programmable): Son memorias EPROM sin ventana de borrado, de forma que se programan una sola vez. 0 P Palabra: Conjunto de bits que representa un único valor o carácter. PCI (Peripheral Component Interconnect): Tipo de bus local que se está configurando como estándar. Permite la configuración de las tarjetas desde el "setup" del ordenador. Periférico: Dispositivo que se conecta al ordenador para aumentar posibilidades de operación del mismo, por ejemplo una impresora. las Pin: cada una de las patillas de un chip. PIXEL (Picture Element): es el elemento básico de una imagen. Puede ser un punto en blanco y negro o un punto de color. Placa principal: Tarjeta del ordenador que contiene la mayor parte de los circuitos electrónicos que lo componen y en particular la CPU y todos sus circuitos asociados (Main Board o Mother Board). PLC (Programmable Logic Controller): Controlador lógico programable = Autómata programable. Polling (Consulta): Procedimiento o técnica por el que se sondean periódica y cíclicamente los terminales conectados a una red multipunto con el objetivo de detectar petición de comunicación, permitiendo que ésta se realice. PROM (Programable Read Only Memory): Memoria de sólo lectura programable. Esta memoria puede ser escrita por el usuario y a partir de este momento ya sólo se puede leer. Protocolo: una especificación para codificar mensajes a intercambiar entre dos procesos de comunicación. Puerto: Punto de conexión, con su conjunto de circuitos asociados, que permite que un dispositivo de E/S sea conectado al bus del ordenador. R RAM (Random Access Memory): Memoria de acceso aleatorio. Memoria en la que se puede leer y se puede escribir. Su contenido se pierde al apagar el ordenador. En algunos casos existen pequeñas zonas de memoria alimentadas con una batería para que mantengan una información cambiante a pesar de apagar el ordenador. Es muy típico el almacenamiento de la configuración instalada, la hora y el día. Reloj: Dispositivo electrónico, generalmente un oscilador a base de cristal de cuarzo (por su estabilidad), que produce una serie repetida de impulsos, conocida como "impulsos de reloj", cuya tasa de repetición, o frecuencia, está controlada con exactitud. Resolución: Medida de la definición de una pantalla. Se suele expresar en forma de un producto, indicando el máximo número de puntos diferentes que se pueden mostrar en esa pantalla, en los dos sentidos (horizontal y vertical). 63 ROM (Read Only Memory): Memoria sólo de lectura. Es una memoria en la que los datos se graban al mismo tiempo de su fabricación y ya quedan grabados de forma permanente. Se utiliza para grabar los programas básicos y de arranque. Ruido: Es toda señal no deseada. Suele aparecer en forma de interferencia eléctrica que distorsiona la información que se está utilizando. Sus causas son múltiples, así como sus formas de aparición. Es imposible hacerlo desaparecer por completo. Para limitar sus efectos se recurre a ciertos artificios, diferentes según se trate de señales digitales o analógicas. En señales digitales se suelen introducir en la codificación sistemas detectores y/o correctores de errores, a costa de incrementar la redundancia del mensaje. S SCSI (Small Computer System Interface): Es un tipo de interface para conectar periféricos al P. SDRAM (Syncronous Dynamic RAM): Tipo de memoria RAM. Sensor: También se llama transductor. Es un dispositivo que convierte un tipo de magnitud física en otra, siendo esta última generalmente una tensión eléctrica. SIMM (Single-In-Line Memory Module): Es un formato en el que se presenta la memoria RAM. Sistemas Abiertos: Sistemas capaces de interconectarse con otros de acuerdo con unas reglas pre-establecidas. Sistema Operativo: Conjunto de programas que controlan la operación de un ordenador, así como la interacción entre las distintas partes del mismo. Para el PC se emplea el PC-DOS (nombre que le dio la casa IBM) o MS-DOS (MicroSoft-DOS). En la actualidad se está implantando el uso del WINDOWS 95. Software: Soporte Lógico. Soporte Físico: Es el conjunto de componentes físicos que forman el sistema informático. Soporte Lógico: Conjunto de programas que determinan o programan la actividad del ordenador. El Soporte Lógico y el Soporte Físico deben trabajar en íntima colaboración. SRAM (Static Random Access Memory): Memoria RAM estática. No necesita refresco. U UAL (Unidad Aritmético-Lógica): Parte de la UCP que realiza las operaciones aritméticas y las lógicas (ALU en inglés). UC (Unidad de Control): Parte de la UCP que recibe y decodifica las instrucciones que componen un programa almacenado en la memoria principal, y comanda a las distintas partes del sistema para que las ejecuten. UCP (Unidad Central de Proceso): Es el circuito encargado de la ejecución de las instrucciones. En los ordenadores personales se corresponde con el microprocesador. CPU (Central Processing Unit) en inglés. UNIX: Es un sistema operativo para sistemas multiusuario. USB (Universal Serial Bus): Sistema de comunicaciones con periféricos. V Velocidad de transmisión: Cantidad de información que fluye por un medio de comunicación en la unidad de tiempo. Se mide en baudios o en bits por segundo. 64 VESA LB (Local BUS): Bus local. VGA (Video Graphics Adapter): Estándar de sistema de presentación de la información en pantalla. /Hay SVGA de Super VGA y XVGA de Extra VGA, que mejoran la definición). W WINDOWS: Es un entorno gráfico cuyo objetivo es facilitar el uso y hacerlo intuitivo. En las versiones iniciales se superponía al sistema operativo. En la versión de WINDOWS 95 (al igual que la WINDOWS NT) se ha configurado como un sistema operativo completo. WORM (Write-Once Read-Many): Escribir una vez, leer muchas. Son discos ópticos cuya grabación la puede realizar el mismo usuario, pero no son regrabables, de forma que esa información ya no se puede borrar. WYSIWSG (What You See Is What You Get): Tipo de soporte lógico que permite trabajar de forma que lo que se obtiene al imprimir es lo mismo que se tiene en la pantalla del ordenador. Z ZIF (Zero Insertion Force): Tipo de zócalo de fácil inserción. BIBLIOGRAFÍA. El ordenador y sus periféricos. J. Fontana y J.M. Llort. Edebé. Fundamentos de los ordenadores. Fernando Sáez Vacas y Gregorio Fernández. ETSIT. Fundamentos de informática. Fernando Sáez Vacas y Gregorio Fernández. AlianzaInformática. PC Interno 2.0. Michael Tischer. Data Becker. Los microprocesadores XX86 y la arquitectura del PC. Antonio García Guerra. Sistemas y Servicios de Telecomunicación. Enciclopedia Temática Interactiva LAFER en CD-ROM. Electrónica de Sistemas. Antonio Blanco Solsona y José Manuel Comes Ramón. Paraninfo. 65