Basado en Upgrading and Repairing PCs 20th edition de Scott Mueller. 2012. Pearson Education Inc.
Tabla de contenido Tabla de contenido..................................................................................................................................2 Capítulo 1: Desarrollo de la PC.............................................................................................................12 Historia de la Computadora: Antes de las Computadoras Personales...........................................................................................12 Línea de Tiempo........................................................................................................................................ 12 Computadoras Electrónicas....................................................................................................................... 28
Computadoras Modernas..................................................................................................................28 De los Tubos a los Transistores................................................................................................................. 28 Circuitos Integrados................................................................................................................................... 29
Historia de la PC................................................................................................................................29 El Nacimiento de la Computadora Persona...............................................................................................29 La Industria de la PC 30 Años Después.....................................................................................................29
Capítulo 2: Componentes, Características y Diseño de Sistemas de la PC........................................32 ¿Qué es una PC? .............................................................................................................................32 ¿Quién Controla el Software de la PC? ....................................................................................................32 ¿Quién Controla el Hardware de la PC? ...................................................................................................32
Tipos de Sistemas..............................................................................................................................33 Componentes de los Sistemas..........................................................................................................33 Capítulo 3: Tipos de Procesadores y sus Especificaciones..................................................................35 Historia de los Microprocesadores....................................................................................................35 El Primer Microprocesador......................................................................................................................... 35 Evolución del Procesador de PC................................................................................................................ 35 Evolución de la arquitectura 16-Bit a 64-Bit...............................................................................................35
Especificaciones del procesador.......................................................................................................37 Bus de Datos E/S....................................................................................................................................... 37 Bus de Direcciones.................................................................................................................................... 37 Registro Interno (Bus de Datos Interno).....................................................................................................38 Memoria Caché.......................................................................................................................................... 38
Características del Procesador..........................................................................................................38 Modo de Gestión del Sistema.................................................................................................................... 38 Tecnología MMX........................................................................................................................................ 39 Arquitectura del Bus Dual Independiente...................................................................................................39 Tecnología HT........................................................................................................................................... 39 Tecnología Multinúcleo.............................................................................................................................. 39
Voltajes de operación de la CPU.......................................................................................................39 Overclocking......................................................................................................................................39 Refrigeración del Procesador............................................................................................................40
Capítulo 4: Tarjetas Madres y Buses....................................................................................................42 Factores de Forma de la Tarjeta Madre............................................................................................42 Factores de Forma Obsoletos.................................................................................................................... 42
Quinta Generación (P5 Pentium Class).............................................................................................42 Sexta Generación (P6 Pentium Pro/II/III/Class)................................................................................42 Séptima y Octava Generación (Pentium 4/D, Core 2 y Core i).........................................................42 Conectores de la Tarjeta Madre........................................................................................................43 Tipos de Buses de E/S......................................................................................................................43 Bus ISA...................................................................................................................................................... 43 Bus Micro Channel..................................................................................................................................... 43 Bus EISA................................................................................................................................................... 43
Recursos del Sistema........................................................................................................................44 Capítulo 5: BIOS....................................................................................................................................44 BIOS BÁSICO....................................................................................................................................44 ROM BIOS DE LA TARJETA MADRE..............................................................................................44 ROM HARDWARE..................................................................................................................................... 45 ROM SHADOWING................................................................................................................................... 46 ROM TIPOS DE CHIPS............................................................................................................................. 46 ROM BIOS MANUFACTURERS................................................................................................................ 48 BIOS HARDWARE/SOFTWARE............................................................................................................... 49
ACTUALIZANDO EL BIOS................................................................................................................49 CUANDO ACTUALIZAR EL BIOS............................................................................................................. 49 DETERMINAR LA VERSIÓN DE SU BIOS................................................................................................49 VER LA FECHA DEL BIOS........................................................................................................................ 49 COPIA DE SEGURIDAD DEL BIOS.......................................................................................................... 49 COPIA DE SEGURIDAD DE CONFIGURACIÓN DE LA BIOS (CMOS RAM) AJUSTES..........................49 ACTUALIZANDO UN FLASH BIOS........................................................................................................... 50 MOTHERBOARD CMOS RAM ADDRESSES...........................................................................................50 PROBLEMA DE AÑO 2000....................................................................................................................... 51
CONFIGURACIÓN DEL CMOS.........................................................................................................51 HACIENDO CORRER O ACCEDIENTO AL PROGRAMA DE CONFIGURACIÓN DEL CMOS................51 MENÚS DE CONFIGURACIÓN DEL BIOS...............................................................................................52 MENÚ DE MANTENIMIENTO.................................................................................................................... 52 MENÚ PRINCIPAL.................................................................................................................................... 52 MENÚS AVANZADOS............................................................................................................................... 53 MENÚS DE SEGURIDAD.......................................................................................................................... 54 MENÚ DE PODER..................................................................................................................................... 54
MENÚ DE BOOTEO.................................................................................................................................. 54 MENÚ DE SALIDA..................................................................................................................................... 55 FUNCIONES ADICIONALES DE CONFIGURACIÓN DEL BIOS...............................................................55
PnP BIOS...........................................................................................................................................55 ID DE DISPOSITIVOS PnP....................................................................................................................... 55 ACPI.......................................................................................................................................................... 55
Capítulo 6:MEMORIA............................................................................................................................56 FUNDAMENTOS DE MEMORIA.......................................................................................................56 ROM.......................................................................................................................................................... 56 DRAM........................................................................................................................................................ 56 SRAM........................................................................................................................................................ 57
ESTÁNDARES DE MEMORIA..........................................................................................................57 VELOCIDAD Y RENDIMIENTO.........................................................................................................57 FAST PAGE MODE RAM.......................................................................................................................... 58 EXTENDED DATA OUTPUT RAM............................................................................................................ 58 SDRAM...................................................................................................................................................... 58 DDR SDRAM............................................................................................................................................. 59 DDR2 SDRAM........................................................................................................................................... 59 DDR3 SDRAM........................................................................................................................................... 59 RDRAM...................................................................................................................................................... 59
MÓDULOS DE MEMORIA.................................................................................................................59 MÓDULOS REGISTRADOS...................................................................................................................... 60 DETALLES SIMM...................................................................................................................................... 60 DETALLES SDR DIMM.............................................................................................................................. 60 DETALLES DDR DIMM............................................................................................................................. 61 DETALLES DDR2 DIMM........................................................................................................................... 61 DETALLES DDR3 DIMM........................................................................................................................... 61
DETERMINAR EL TAMAÑO Y LAS CARACTERÍSTICAS DE UN MÓDULO DE MEMORIA.........61 BANCOS DE MEMORIA....................................................................................................................61 VELOCIDAD DEL MÓDULO DE MEMORIA.....................................................................................62 PARIDAD Y ECC...............................................................................................................................62 COMPROBACIÓN DE LA PARIDAD......................................................................................................... 63 CÓMO FUNCIONA LA COMPROBACIÓN DE PARIDAD..........................................................................63 ECC........................................................................................................................................................... 63
ACTUALIZACIONES DE RAM..........................................................................................................63 OPCIONES Y ESTRATEGIAS DE MEJORA.............................................................................................64 COMPRANDO MEMORIA......................................................................................................................... 64
SUSTITUIR MÓDULOS POR VERSIONES DE MAYOR CAPACIDAD.....................................................64 INSTALANDO MÓDULOS DE MEMORIA.................................................................................................65
SOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE LA MEMORIA.............................................................................65 PROCEDIMIENTO DE DEFECTOS DE AISLAMIENTO DE MEMORIA..........................................66 SISTEMA DE DISEÑO DE MEMORIA LÓGICA...............................................................................67 Capítulo 7: INTERFAZ ATA/IDE............................................................................................................68 UN REPASO A LA INTERFAZ IDE...................................................................................................68 PREDECESORES AL IDE......................................................................................................................... 69 ORÍGENES DEL IDE................................................................................................................................. 69 ORÍGENES DEL ATA................................................................................................................................ 69
ESTÁNDARES ATA...........................................................................................................................70 ATA-1......................................................................................................................................................... 71 ATA-2......................................................................................................................................................... 71 ATA-3......................................................................................................................................................... 71 ATA-4......................................................................................................................................................... 72 ATA-5......................................................................................................................................................... 72 ATA-6......................................................................................................................................................... 72 ATA-7......................................................................................................................................................... 72
PATA..................................................................................................................................................73 CONECTOR I/O PATA.............................................................................................................................. 73 CABLE I/O PATA....................................................................................................................................... 74 CABLES LARGOS O REDONDEADOS....................................................................................................74 SEÑALES PATA........................................................................................................................................ 75 CONFIGURACIONES DUAL-DRIVE PATA...............................................................................................75 MODOS DE TRANSFERENCIA PIO PATA...............................................................................................76 MODOS DE TRANSFERENCIA DMA PATA.............................................................................................76
SATA..................................................................................................................................................77 CABLES Y CONECTORES SATA............................................................................................................. 77 CONFIGURACIÓN SATA.......................................................................................................................... 78 INTERFAZ AVANZADA DE CONTROLADOR DE HOST (AHCI)..............................................................78 MODOS DE TRANSFERENCIA SATA......................................................................................................78
CARACTERÍSTICAS ATA.................................................................................................................79 COMANDOS ATA...................................................................................................................................... 79 MODO DE SEGURIDAD ATA.................................................................................................................... 79 ÁREA PROTEGIDA DEL HOST (HPA)......................................................................................................80 ATAPI........................................................................................................................................................ 80
LIMITACIONES DE LA CAPACIDAD DEL DRIVE ATA....................................................................80
PREFIJOS PARA DECIMAL Y BINARIO MÚLTIPLES..............................................................................80 LIMITACIONES DEL BIOS........................................................................................................................ 81 CHS VERSUS LBA.................................................................................................................................... 81 CONVERSIONES CHS/LBA Y LBA/CHS..................................................................................................81 COMANDOS BIOS CONTRA COMANDOS ATA.......................................................................................82 LIMITACIONES CHS (LA BARRERA DE LOS 528MB).............................................................................82 TRADUCCIÓN CHS (PASANDO LA BARRERA DE LOS 528MB)............................................................83 LA BARRERA DE 2.1GB Y 4.2GB............................................................................................................. 83 TRADUCCIÓN LBA-ASSIST...................................................................................................................... 83 LA BARRERA DE 8.4GB........................................................................................................................... 84 LA BARRERA DE 137GB Y MÁS ALLÁ.....................................................................................................84 LIMITACIONES DEL SISTEMA OPERATIVO Y OTROS SOFTWARES...................................................86
GPT Y LA BARRERA DE 2.2TB........................................................................................................86 PATA/SATA RAID..............................................................................................................................87 Capítulo 8: PRINCIPIOS DE ALMACENAMIENTO MAGNÉTICO.......................................................89 ALMACENAMIENTO MAGNÉTICO..................................................................................................89 HISTORIA DEL ALMACENAMIENTO MAGNÉTICO........................................................................89 USO DE CAMPOS MAGNÉTICOS PARA ALMACENAR DATOS...................................................90 DISEÑO DE LAS CABEZAS DE LECTURA Y ESCRITURA............................................................91 FERRITO................................................................................................................................................... 91 METAL EN ABERTURA............................................................................................................................. 91 PELÍCULA DELGADA................................................................................................................................ 92 RESISTENCIA MAGNÉTICA..................................................................................................................... 92 RESISTENCIA MAGNÉTICA GIGANTE....................................................................................................92
DESLIZADORES DE LA CABEZA....................................................................................................92 ESQUEMAS DE CODIFICACIÓN DE DATOS..................................................................................92 CÓDIGO FM.............................................................................................................................................. 93 CÓDIGO MFM........................................................................................................................................... 93 CODIFICACIÓN RLL................................................................................................................................. 93 COMPARACIÓN DE ESQUEMAS DE CODIFICACIÓN............................................................................94 DECODIFICADORES DE RESPUESTA PARCIAL Y MÁXIMA PROBABILIDAD......................................94
MEDIDAD DE CAPACIDAD..............................................................................................................94 DENSIDAD DE ÁREA........................................................................................................................95 PMR........................................................................................................................................................... 95
Capítulo 9: ALMACENAMIENTO EN UN DISCO DURO......................................................................96 Definición de HDD (Hard Disc Drive).................................................................................................96 Avances..............................................................................................................................................96
Factores de forma..............................................................................................................................96 Mecanismo.........................................................................................................................................97 Formatos de un disco (Físico y Lógico).............................................................................................98 Formato de bajo nivel........................................................................................................................98 Partes.................................................................................................................................................99 Particionamiento..............................................................................................................................100 Formato de alto nivel.......................................................................................................................100 Configuración/Preparación para un HDD........................................................................................101 Características de un HDD..............................................................................................................101 Capítulo 10: Flash y almacenamiento extraíble..................................................................................102 Dispositivos de almacenamiento alternativo...................................................................................102 Tipos de tarjetas de memoria flash..................................................................................................102 Lectores de tarjetas de memoria flash.............................................................................................105 Lectores de tarjetas de memoria Flash...........................................................................................105 Lectores de Tarjetas........................................................................................................................105 Adaptadores tipo II PC.....................................................................................................................105 Dispositivos Magnéticos de almacenamiento de alta capacidad....................................................106 Floppys.............................................................................................................................................106 Componentes...................................................................................................................................106 ¿Cómo utiliza el sistema operativo un disquete?............................................................................107 Densidad..........................................................................................................................................107 Coercividad y grosor........................................................................................................................107 Capítulo 11: Almacenamiento óptico...................................................................................................108 Tecnología óptica.............................................................................................................................108 Basada en CD’s...............................................................................................................................108 Operación mecánica del dispositivo................................................................................................108 Codificación de los datos en el CD..................................................................................................109 Estructura y tecnología de los DVD’s..............................................................................................109 Partes...............................................................................................................................................110 HD-DVD...........................................................................................................................................110 Formatos de DVD y normas............................................................................................................111 Booting desde un Floppy con soporte de dispositivos ópticos........................................................111 Actualización del Firmware..............................................................................................................112 Capítulo 12: Hardware de video..........................................................................................................113 Adaptadores y monitores.................................................................................................................113 Tipos de adaptadores......................................................................................................................113 CPUs con video integrado...............................................................................................................113 Video RAM.......................................................................................................................................114
DAC..................................................................................................................................................114 APIs..................................................................................................................................................114 Tecnología LCD...............................................................................................................................114 Tecnología LED...............................................................................................................................116 Tecnología CRT ..............................................................................................................................116 Tecnología de Pantallas Plasma.....................................................................................................116 Adaptadores homogéneos y heterogéneos.....................................................................................117 Capítulo 13: Hardware de Audio.........................................................................................................117 Conceptos y Términos del Hardware de Audio...............................................................................117 La Naturaleza del Sonido......................................................................................................................... 117 Evaluar la Calidad de tu Hardware de Audio............................................................................................117 Muestreo.................................................................................................................................................. 118
Primeras Tarjetas de Audio.............................................................................................................118 Soporte de Audio de Microsoft Windows..................................................................................................119 DirectX y Hardware para Soporte de Audio.............................................................................................119 Core Audio APIs para Windows Vista y Windows 7.................................................................................119 Soporte de Audio al “Legado” a través de la Virtualización......................................................................119
Características del Hardware de Audio...........................................................................................119 Conectores Básicos................................................................................................................................. 119 Características Avanzadas de Audio........................................................................................................120 Control del Volumen................................................................................................................................. 120 MIDI......................................................................................................................................................... 120 Compresión de Datos.............................................................................................................................. 121 Controladores de Sonido......................................................................................................................... 121 Tarjetas de Sonido para Productores de Sonido......................................................................................121
Chipsets con Audio Integrado..........................................................................................................121 AC´97....................................................................................................................................................... 121 Intel High Definition Audio (Azalia)........................................................................................................... 121
Solución de Problemas de Audio.....................................................................................................122 Problemas con las Tarjetas de Audio o con el Audio Integrado...............................................................122
Parlantes..........................................................................................................................................122 Criterios para Seleccionar Parlantes........................................................................................................122 Consideraciones de Sonido Envolvente y “Theater Sound”.....................................................................123
Micrófonos........................................................................................................................................123 Capítulo 14: Interfaces Externas de Entrada y Salida........................................................................123 Introducción a los Puertos de Entrada y Salida...............................................................................123 Serial vs. Paralelo.................................................................................................................................... 123
Universal Serial Bus (USB)...................................................................................................................... 123 IEEE 1394 (FireWire o i.LINK)................................................................................................................. 127 Comparación del USB y el IEEE 1394.....................................................................................................129 Conectar y Desconectar Dispositivos en “caliente”..................................................................................129
Tecnología Thunderbolt...................................................................................................................129 Conexiones Externas de Baja Velocidad.........................................................................................130 Puertos Seriales....................................................................................................................................... 130 Puertos Paralelos..................................................................................................................................... 132
Capítulo 15: Dispositivos de Entrada..................................................................................................134 Teclados...........................................................................................................................................134 Teclado Mejorado de 101 Teclas............................................................................................................. 134 Teclado de Windows de 104 Teclas........................................................................................................ 134
Tecnología del Teclado....................................................................................................................135 Diseño de la Tecla................................................................................................................................... 135 La Interfaz del Teclado............................................................................................................................. 136 Función Typematica................................................................................................................................. 136 Teclas Numéricas y Códigos de Escaneo................................................................................................137 Conexiones de la Interfaz Teclado/Ratón................................................................................................137 Teclados USB.......................................................................................................................................... 137 Teclados con Características Especiales.................................................................................................137
Detección y Reparación de Problemas en el Teclado.....................................................................137 Desmontaje del Teclado.......................................................................................................................... 138 Limpiando un Teclado.............................................................................................................................. 138
Recomendaciones Sobre los Teclados...........................................................................................138 Dispositivo Apuntador......................................................................................................................138 Ratón Tipo Bola....................................................................................................................................... 138 Ratón Óptico............................................................................................................................................ 139 Tipos de Interfaces para Dispositivos Apuntadores.................................................................................139 Detección de Problemas en Ratones.......................................................................................................140 Ruedas de Desplazamiento..................................................................................................................... 140 TrackPoint II/III/IV.................................................................................................................................... 140 Dispositivos Apuntadores Alternativos.....................................................................................................141
Dispositivos de Entrada Inalámbricos..............................................................................................141 Características del Manejo de Energía de Dispositivos de Entrada Inalámbricos....................................141 Detección de Errores en Dispositivos de Entrada Inalámbricos...............................................................141
Capítulo 16: Conexión a Internet.........................................................................................................142 Tendencias de Conexión a Internet.................................................................................................142
Tipos de Acceso a Internet Mediante Banda Ancha.......................................................................142 CATV....................................................................................................................................................... 142 DSL (Digital Subscriber Line)................................................................................................................... 143 Banda Ancha Inalámbrica........................................................................................................................ 144 Banda Ancha en Celulares, Servicios 3G y 4G........................................................................................144 Banda Ancha Satelital.............................................................................................................................. 144 ISDN........................................................................................................................................................ 144 Líneas Dedicadas.................................................................................................................................... 144
Módems de Conexiones Mediante Línea Conmutada....................................................................144 Módems 56kbps....................................................................................................................................... 144
Seguridad de una Conexión de Internet..........................................................................................144 Si el Servicio se Interrumpe Tenga un Plan B..........................................................................................145 Compartir su Conexión a Internet............................................................................................................ 145 Enrutadores para Compartir Internet........................................................................................................145 LEDs de Estado....................................................................................................................................... 146
Capítulo 17: redes de área local..........................................................................................................146 Tipos de redes.................................................................................................................................146 Cliente/Servidor vs Peer-to-Peer.....................................................................................................147 Red Cliente/Servidor................................................................................................................................ 147 Red Peer-to-Peer..................................................................................................................................... 148 Comparación entre redes Cliente/Servidor y Peer-to-Peer......................................................................149
Arquitectura de red..........................................................................................................................150 Elementos de hardware de las redes..............................................................................................151 NICs para redes Ethernet cableadas.......................................................................................................151 Cables de red para Ethernet.................................................................................................................... 152 Topología de redes cableadas................................................................................................................. 154 Switches para redes Ethernet.................................................................................................................. 155 Hardware Ethernet inalámbrico................................................................................................................ 155
Protocolos de red.............................................................................................................................157 IP y TCP/IP.............................................................................................................................................. 158 IPX........................................................................................................................................................... 158 NetBEUI................................................................................................................................................... 158
Capítulo 18: fuentes de alimentación..................................................................................................158 Función primaria y operación...........................................................................................................158 Rieles de tensión..................................................................................................................................... 159 La señal de energía correcta.................................................................................................................... 159
Factores de forma de fuentes de alimentación...............................................................................159
Factores de forma modernos................................................................................................................... 160
Interruptores de alimentación..........................................................................................................167 ATX y nuevas........................................................................................................................................... 168 Interruptores de alimentación PC/XT/AT y LPX ......................................................................................168
Conectores de alimentación de la placa base.................................................................................168 Conector de alimentación AT/PLX ......................................................................................................... 168 Conectores de alimentación ATX y ATX12..............................................................................................169
Conectores adicionales....................................................................................................................171 Especificaciones de la fuente de alimentación................................................................................172 Carga de la fuente de alimentación.......................................................................................................... 172 Rangos de la fuente de alimentación.......................................................................................................173 Corrección del factor de energía.............................................................................................................. 173
Cálculos de consumo eléctrico........................................................................................................173 Ahorro de energía............................................................................................................................173 80 Plus..................................................................................................................................................... 173 Energy Star.............................................................................................................................................. 173 Advanced Configuration and Power Interface..........................................................................................174
Solución de problemas de la fuente de alimentación......................................................................175 Fuentes de alimentación sobrecargadas..................................................................................................175 Enfriamiento inadecuado......................................................................................................................... 175
Baterías de reloj y memoria no volátil (CMOS RAM) en tiempo real..............................................175 Solución de problemas............................................................................................................................. 176
Capítulo 19: armando y actualizando sistemas..................................................................................176 Componentes del sistema...............................................................................................................176 Case y fuente de alimentación................................................................................................................. 178 Procesador............................................................................................................................................... 178 Placa base............................................................................................................................................... 179 Memorias................................................................................................................................................. 179 Hard Disk/Solid State Drives.................................................................................................................... 180 Almacenamiento extraíble........................................................................................................................ 181 Dispositivos de entrada............................................................................................................................ 181 Tarjetas de video y pantallas.................................................................................................................... 181 Hardware de audio................................................................................................................................... 181 Accesorios............................................................................................................................................... 182
Capítulo 1: Desarrollo de la PC Historia de la Computadora: Antes de las Computadoras Personales Muchos descubrimientos e inventos han contribuido directa e indirectamente al desarrollo de la PC y otras computadoras personales como las conocemos hoy en día. Examinando algunos hitos importantes del desarrollo de la computadora puede ayudarnos a entender como funcionan las computadoras personales hoy en día.
Línea de Tiempo 1614 John Napier (1550-1617) publicó un texto sobre el descubrimiento del logaritmo. Napier también inventó el sistema de Rods (referido como Rods de Napier o los Ilustración 1
huesos de Napier). Esto hizo que fuera posible multiplicar, dividir, calcular la raíz cuadrada y cúbica girando los rods, y colocándolos en placas especiales.
1623 Wilhelm Schickard (1592-1635), en Tuebingen, Wuerttemberg (ahora Alemania), Creó el "Reloj Calculador". Este instrumento era capaz de sumar y restar 6 dígitos, y en el caso de que el resultado sea mayor que 6 dígitos, tocaba una campana. Las operaciones eran hechas mediante una manivela, que giraba y los números cambiaban, como en el contador K7 de los nuestro días. 1642 Francés matemático, Blaise Pascal construyó la máquina que sumaba, la “Pascalina”. A pesar de ser inferior al "Reloj Calculador" del Schickard, la máquina de Pascal se hizo más famosa. El vendió docenas de ejemplares de la máquina en varias formas, logrando procesar hasta 8 dígitos.
Ilustración 2
1672 Después de muchas tentativas, finalmente es inventada en 1672 la primera máquina de calcular capaz de desarrollar las cuatro operaciones matemáticas (suma, resta, división y multiplicación) y además la raíz cuadrada. Esa gran conquista fue atribuida al matemático Gottfried Wilhelm Von Leibnitz que mejoró la máquina de Pascal y obtuvo la calculadora universal.
1801 Ilustración 3
El telar automático era un telar con entrada de datos por medio de tarjetas perforadas para controlar la confección de tejidos y sus respectivos dibujos. Fue creado en 1801 por Joseph Marie Jackuard y puede ser considerada la primera máquina mecánica programable de la historia.
Ilustración 4
1822 La Máquina Diferencial fue idealizada por el profesor y matemático de la Universidad de Cambridge, Charles Babbage, en 1822. Era un dispositivo mecánico basado en ruedas dentadas capaz de computar e imprimir extensas tablas científicas. A pesar de tantas ventajas, esta máquina nunca llegó a ser construida a causa de las limitaciones tecnológicas de la época.
Ilustración 5
1834 George Scheutx, de Estocolmo, produjo una pequeña máquina de madera, después de leer una pequeña descripción del proyecto de Babbage. 1848 Ilustración 6
El Inglés Matemático George Boole inventa el álgebra binaria booleana, abriendo el camino para el desarrollo de computadoras casi 100 años después.
1878
Ilustración 7
Ramón Verea, viviendo en Nueva York, inventa una calculadora con una tabla de multiplicación interna; es decir más fácil que girar engranajes u otros métodos. Él no estaba interesado en producirla, sólo quiso mostrar que los españoles podían inventar como los americanos. 1885
Una calculadora de multiplicación más compacta entra en producción masiva. La producción es más o menos simultánea con la invención de Frank S. Baldwin, de Estados Unidos, y T. Odhner, suizo viviendo en Rusia. 1890
Ilustración 8
En 1880 el censo llevó siete años para ser completado, ya que todos los cálculos fueron hechos a mano en papel de periódico. Por el aumento de la población se imaginó que el censo de 1890 llevaría más de 10 años, entonces fue realizado un concurso para hallar el mejor método para realizar el cómputo de los resultados. Este concurso fue ganado por un empleado del Censo, Herman Hollerith, quien fundaría la Tabulating Machine Company, que luego se transformó en IBM. Herman tomó prestada la idea de Babbage de usar tarjetas perforadas (vea 1801) para hacer el sistema de memoria. Con este método usado en 1890, el resultado (62,622,250 personas) estuvo listo en sólo 6 semanas. Con el sistema de memoria el análisis de los resultados fue muy fácil pero, a pesar de ser más eficiente, el costo del Censo de 1890 fue un 198% más costoso que el de 1880. 1941 Resultado de la 2da Guerra Mundial, la computadora Z3, construido por los alemanes, tenía como principal función la codificación de mensajes. Sin embargo fue destruida en Berlín dejándonos muy poca información sobre esta computadora.
1943
Ilustración 9
Así como los alemanes, los ingleses también fueron en búsqueda de tecnologías para descifrar códigos secretos construyendo entonces el Colossus (Servicio de Inteligencia Británico). Poseyendo dimensiones gigantescas, el Colossus funcionaba por medio de válvulas llegando a procesar cerca de 5 mil caracteres por segundo. Fue inventado por Turing. 1944
Ilustración 10
Mark I (Howard Aiken) fue la primera computadora electromecánica construida. Bastante diferente de las computadoras actuales, Mark I medía 18 metros de largo, dos metros de ancho y pesaba 70 toneladas. Estaba constituida por 7 millones de piezas móviles y su cableado alcanzaba los 800 Km. Con la llegada de las computadoras electrónicas Mark I fue inmediatamente sustituido. 1945 • John Von Neumann, ingeniero matemático húngaro y naturalizado americano desarrolló un proyecto de computadora basado en la lógica, con almacenamiento electrónico de la información y de datos de programación. La computadora procesaría los datos de acuerdo con las necesidades del usuario, o sea, las instrucciones no vendrían predeterminadas. Más tarde esa computadora fue construida recibiendo el nombre de Edvac. •
El primer BUG de computadora fue relatado por la Oficial Naval y Matemática Grace Murray Hopper, el BUG era una polilla dentro de la computadora, la cual hizo que la computadora tuviera un desperfecto en sus cálculos.
1946 Ilustración 11
John W. Mauchly y J. Prester Eckert Jr., junto con científicos de la Universidad de la Pensilvania, construyeron la primera computadora electrónica, conocida como ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator), tenía aproximadamente 18 mil válvulas, pesaba 30 toneladas y llegaba a consumir 150 KW. En contrapartida superaba mil veces la velocidad de las otras computadoras, llegando a realizar 5 mil operaciones por segundo. 1947 Presper Eckert y John Mauchly, pioneros en la historia de la computadora, fundaron la Cía. EckertMauchly Computer Corporation, con el objetivo de fabricar máquinas basadas en sus experiencias como el ENIAC y el EDVAC. 1948
Ilustración 12
La primera computadora comercial es inventada, llamada UNIVAC. John Bardeen, Walter Brattain y William Shockley de Bell Labs patentarían el primer transistor. 1949 Thomas Watson Jr. en una charla en un encuentro de ventas de IBM preanunció que todas las partes móviles en las computadoras serían sustituidas por componentes electrónicos en una década. 1951 El Univac fue la primera computadora comercializada. Proyectada por J. Presper Ecker y John Mauchly, ejecutaba 1905 operaciones por segundo y su precio llegó a US$ 1.000.000. 1952 Heinz Nixdorf fundó la Cía. Nixdorf Computer Corporation, en Alemania. Esta permaneció como una corporación independiente hasta su unión con Siemens, en 1990. 1953
Ilustración 13
La International Business Machines IBM lanza su primera computadora digital, la IBM 701. Como primera computadora de la marca comercializada, fueron vendidas 19 máquinas en tres años.
1954
Ilustración 14
El genio de la matemática Alan Turing publicó el libro "On Computable Numbers" proponiendo cuestiones significativas sobre programación e inteligencia humana. Utilizó sus aplicaciones de lógica en el desarrollo del concepto de máquina Universal. Texas Instruments anunció el inicio de la producción de los transistores. 1955
Ilustración 15
Anunciado por los laboratorios AT&T Bell, la Tradic fue la primera computadora transistorizada, teniendo aproximadamente 800 transistores en el lugar de los antiguos tubos de vacío, lo que le permitía trabajar con menos de 100 Watts de consumo de energía. 1956 En el MIT (Massachussets Institute of Technology) investigadores comenzaron a probar la entrada de datos en teclados de computadoras. En el mismo lugar comenzaron las pruebas con la primera computadora con transistores (Transistorized Experimental Computer). 1957 Un grupo de ingenieros liderados por Ken Olsen dejaron el laboratorio Lincon del MIT y fundaron la Digital Equipment Corporation, DEC. Este año también fue creado un nuevo lenguaje: el Fortran, que permitía a la computadora ejecutar tareas repetidas a partir de un conjunto de instrucciones. 1958 Jack Kilby creó el primer circuito integrado en Texas Instruments para probar que resistores y capacitores podían existir en un mismo pedazo de material semiconductor. Su circuito era formado por una astilla de germanio y cinco componentes conectados por cables. La NEC de Japón construyó la primera computadora electrónica, el NEAC. 1959
Ilustración 16
La serie 7000 de mainframes IBM fue la primera de las computadoras transistorizadas de la compañía. En el tope de la línea de computadoras estaba el 7030, también conocido como STRETCH. Siete computadoras, las cuales usaban palabras de 64 bits y otras innovaciones, fueron vendidas a laboratorios nacionales y otros usuarios científicos. L.R. Johnson fue el primero a usar el término "arquitectura" para describir el STRETCH. 1960 Fue diseñado el Dataphone, el primer módem comercial, específicamente para convertir señales digitales de computadora en señales analógicas para la transmisión a través de sus redes de larga distancia. Un equipo liderado por varios fabricantes de computadoras y el Pentágono desarrollaron el COBOL, Common Business Oriented Language, el primer lenguaje volcado hacia el uso en programación de computadoras. IBM crea la primera fábrica masiva de transistores en Nueva York. 1961
Ilustración 17
Se crea el UNIMATE, primer robot industrial que entró en operación en la GM. Su función era apilar pedazos de metales calientes, labor que era ejecutada sin problemas. 1962 Los estudiantes del MIT Slug Russel, Shag Graetz y Alan Kotok escribieron el SpaceWar!, considerado el primer juego interactivo de computadora. El juego ofrecía gráficos interactivos que inspiraron los vídeos juegos futuros. 1963 • ASCII - American Standard Code Information Interchange - permitió que máquinas de diferentes fabricantes intercambiaran datos entre sí.
• La Digital Equipament vende la primera mini computadora. • Douglas Engelbart recibe la patente del primer mouse para computadora.
1964
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Thomas Kurtz y John Kemeny, profesores del DartMouth College, crearon el BASIC, un lenguaje de programación de fácil aprendizaje.
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La computadora CDC 6600, diseñada por Seymour Cray, ejecutaba hasta 3 millones de operaciones por segundo y tenía velocidad de procesamiento tres veces mayor que la de su competidora. Fue la más rápida hasta la llegada de su sucesora, en 1968, el CDC 7600.
1965 • Gordon Moore dice que los circuitos integrados se van a duplicar en complejidad cada año. •
La DEC introdujo el PDP-8, la primera mini computadora comercializada con éxito. Era vendida a US$ 18 mil.
1966
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Hewlett-Packard entró en el negocio de computadora para uso general con su HP-2115 ofreciendo un alto poder de procesamiento encontrado solamente en computadoras de gran porte. Ella soportaba una gran variedad de lenguajes, entre ellas BASIC, ALGOL y FORTRAN
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IBM presenta el primer disco de almacenamiento, el IBM RAMAC 305.Tenía la capacidad de 5 MB.
1967 • Seymour Papert diseñó el LOGO como un lenguaje de computación para niños. Inicialmente como un programa de dibujo, el LOGO controlaba las acciones de una 'tortuga' mecánica, que trazaba su rastro en un papel. •
IBM construyó el primer floppy disk.
1968 • Data General Corporation, compania creada por un grupo de ingenieros que dejaron DEC, introdujeron la computadora NOVA. Con 32 KB de memoria, era vendida a US$ 8 mil. La arquitectura simple del conjunto de instrucciones inspiraron la Apple I, de Steve Wozniak, ocho años más tarde. •
Robert Noyce, Andy Grove y Gordon Moore fundan Intel.
1969 Programadores de los laboratorios AT&T Bell, Ken Thompson y Denis Richie desarrollan el UNIX, primer sistema operativo que podría ser aplicado en cualquier máquina. Ese año, el ejército americano conectó las máquinas de Arpanet, formando la red que originaría internet. 1970
Ilustración 20
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El SRI Shakey fue el primer robot móvil internacional controlado por inteligencia artificial.
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El Banco Nacional del Sur, en Valdosta, instaló la primera máquina de cajero automático para sus ciudadanos.
•
ARPANET: Universidad de California-Santa Barbara, UCLA, SRI internacional, y Universidad de Utah.
1971
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La Kenbak-1 fue la primera computadora personal anunciada por un científico americano, por 750 dólares.
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La primer propaganda de un microprocesador, el Intel 4004.
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Un equipo de IBM conducida por Alan Shugart inventó el disco flexible de 8".
1972 • Lanzamiento del microprocesador Intel 8008. •
Hewlett-Packard, HP, anunció la HP-35 como "la más rápida y precisa calculadora electrónica" con una memoria solid-state similar a la de una computadora.
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Steve Wozniak construyó el "Blue Box", un generador de tonos para atenciones de teléfono.
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Nolan Bushnell introdujo Pong y su nueva compañía, Atari vídeo games.
1973 • Robert Metcalfe diseño Ethernet, método para la conexión en red, en el centro de investigación de Xerox en Palo Alto, California. •
El TV Typewriter, desarrollado por Don Lancaster, proyectó el primer display de información alfanumérico en un estudio de TV común.
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La Micral fue la primera computadora comercial basada en un microprocesador, el Intel 8008.
1974
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Los investigadores de Xerox, en el centro de investigación en Palo Alto, proyectaron el ALTO, la primera estación de trabajo con una entrada interna para mouse.
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Intel y Zilog introdujeron nuevos microprocesadores.
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David Silver, del MIT, proyectó el brazo de plata, un brazo mecánico para hacer ensamble de pequeñas piezas por medio del feedback de los sensores de toque y de presión presentes en el robot.
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Scelbi anunció la computadora 8H, la primer computadora comercial anunciado en Estados Unidos basada en el microprocesador Intel 8008.
1975 • La edición de enero del The Popular Electronics anunció la computadora Altair 8800, basada en un microprocesador Intel 8080. •
Telenet, la primera red comercial, equivalente a ARPANET, fue instalada.
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El prototipo del módulo de indicador visual (VDM), proyectado por Lee Felsenstein, marcó la primera ejecución de un indicador de video alfanumérico memory-mapped para computadoras personales.
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La Tandem Computers lanzó la Tandem-16, la primer computadora fault-tolerant para transacción on-line de procesos.
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Es lanzada también la Imsai 8080 producida por IMS Associates, una computadora hecha con la misma estructura de BUS de la Altair 8800.
1976 • Steve Wozniak proyectó la Apple I, la primer computadora single-board. •
Gary Kildall desarrolló el CP/M, un sistema operativo para computadoras personales.
1978. • La VAX 11/780, de la Digital Equipment Corporation, se caracterizó por ser una máquina capaz de procesar hasta 4.3 gigabytes de memoria virtual, probando ser la más rápida de las mini computadores de la época. •
El disco flexible de 5 " se transformó en la medida standard de software para computadoras personales, inmediatamente después de que Apple y Tandy Radio Shack's introdujeran sus softwares para este formato.
1979 • El microprocesador 68000, de Motorola, se mostró mucho más veloz que los microprocesadores de la época. •
Los programadores Daniel Bricklin y Robert Frankston, de la Universidad Harvard, desarrollaron el VisiCalc, programa que transformó a las computadoras comerciales en computadoras personales.
•
Carver Mead, profesor del Instituto de Tecnología de California, y Lynn Conway, científica de Xerox Corporation, escribieron un manual sobre el proyecto de un chip, llamado "Introduction to VLSI Systems."
1984
Ilustración 23
Apple Computer Corporation lanzó el Macintosh, la primer computadora con mouse e interfaz gráfica, con un valor de US$ 1,5 millones de dólares.
1985
Ilustración 24
Con capacidad para almacenar 550Mb de informacion,los nuevos CD- ROMs expandieron el mercado de CDS de música. 1987
Ilustración 25
IBM introdujo al mercado las computadoras PS/2,fabricadas con drives de 3 ".
1990
Ilustración 26
Microsoft anunció el Windows 3.0, el día 22 de mayo. 1991
La Power PC de la alianza IBM, Motorola, y Apple es presentado en Julio. 1992 DEC presenta el primer chip a implementar la arquitectura RISC Alpha 64-bit.
1993
Ilustración 27
Apple presenta Newton, el primer PDA (personal digital assistant).
1994
Ilustración 28
El primer navegador (browser) de Netscape se lanza y genera un rapido crecimiento de navegantes de la Web. 1995 Toy Story es el primer largometraje enteramente generado por computadora.Windows 95 es lanzado el 24 de agosto con una gran campaña de marketing. El lenguaje de programación Java , lanzado en mayo, permite el desarrollo de aplicaciones independientes de plataformas. "Duke" es el primer applet. 1996 • Es presentado el Pentium Pro de Intel. •
La IEEE Computer Society celebra sus 50 años.
1997
Ilustración 29
La IBM Deep Blue, fue la primer computadora en ganarle al campeón mundial de ajedrez Gary Kasparov en un juego. 1998 • Es lanzado el procesador Pentium II 333 MHz, más rapido que el antiguo. •
Microsoft lanza el Windows 98.
2000 AMD lanza el AMD de 1GHz. Intel lanza una cantidad limitada del Pentium III. Es decretado el fin del TELEX. 2001
Ilustración 30
Se lanza al mercado de computadoras el Windows XP.
Computadoras Electrónicas Un físico llamado John V. Atanasoff (asociado con Clifford Berry) es reconocido oficialmente por la creación de la primera verdadera computadora electrónica digital de 1937 a 1942 , mientras trabajaba en la Universidad de Iowa. El Atanasoff Berry Computer (llamado el ABC) fue el primero en utilizar técnicas de conmutación digitales modernas y tubos de vacío como interruptores e introdujo los conceptos de circuitos lógicos y aritméticos binarios. Esto fue hecho oficial el 19 de octubre de 1973.
Computadoras Modernas Desde la UNIVAC a las últimas PCs de escritorio, la evolución del ordenador ha sido muy rápida. Los ordenadores de la primera generación eran conocidos por el uso de tubos de vacío en su construcción. La generación siguiente sería utilizar transistores mucho más pequeños y más eficientes.
De los Tubos a los Transistores 1938–1958 En esta época las computadoras funcionaban con válvulas, usaban tarjetas perforadas para entrar los datos y los programas, utilizaban cilindros magnéticos para almacenar información e instrucciones internas y se utilizaban exclusivamente en el ámbito científico o militar. La programación implicaba la modificación directa de los cartuchos y eran sumamente grandes, utilizaban gran cantidad de electricidad, generaban gran cantidad de calor y eran sumamente lentas. 1958-1963 Los transistores eran más rápidos, pequeños y más confiables que los tubos al vacío. 200 transistores podían acomodarse en la misma cantidad de espacio que un tubo al vacío. Usaban pequeños anillos magnéticos para almacenar información e instrucciones. Producían gran cantidad de calor y eran sumamente lentas. Se mejoraron los programas de computadoras que fueron desarrollados durante la primera generación.
Circuitos Integrados 1964-1970 Comienza a utilizarse los circuitos integrados, lo cual permitió abaratar costos al tiempo que se aumentaba la capacidad de procesamiento y se reducía el tamaño de las máquinas. La tercera generación de computadoras emergió con el desarrollo de circuitos integrados (pastillas de silicio) en las que se colocan miles de componentes electrónicos en una integración en miniatura.
Historia de la PC La cuarta generación de la computadora moderna incluye aquellos que incorporan microprocesadores en sus diseños. Por supuesto, parte de esta cuarta generación de computadoras es el ordenador personal, que a su vez fue posible gracias a la llegada de los microprocesadores y de la memoria de bajo costo.
El Nacimiento de la Computadora Persona En 1973, se desarrollaron algunos de los primeros kits de microordenadores basados en el chip 8008. Estos equipos eran poco más que herramientas de demostración y no hicieron mucho excepto parpadear luces. En abril de 1974, Intel introdujo el microprocesador 8080, que fue 10 veces más rápido que el chip 8008. Este fue el gran avance que la industria de la computación personal había estado esperando.
La Industria de la PC 30 Años Después En los 30 años desde la introducción de la computadora personal de IBM, se han producido muchos cambios. La compatibilidad del ordenador IBM, por ejemplo, avanzar de un sistema de 4.77MHz, 8088, a 3GHz (3000 MHz) o sistemas más rápidos, de 100.000 o más veces más rápido que el IBM PC original (en la velocidad de procesamiento real, no sólo la velocidad del reloj). La PC original tenía sólo una o dos unidades de disco de una sola cara que almacenaba 160KB cada uno utilizando DOS 1.0, mientras que los sistemas modernos pueden tener varios terabytes (billones de bytes) o más de almacenamiento en un disco duro. Una regla de oro en la industria informática (llamada originalmente Ley de Moore, establecida por el cofundador de Intel Gordon Moore) es que el rendimiento del procesador disponible y la capacidad de disco de almacenamiento se duplica cada año y medio a dos años, más o menos. Desde el comienzo de la industria del PC, este patrón se ha mantenido estable y, en todo caso, parece estar acelerándose. MSN Messenger 1999. MSN Messenger fue un programa de mensajería instantánea creado por Microsoft Windows en 1999 y descontinuado en el 2007debido al reemplazo por Windows Live Messenger y ahora Skype. El 10 de mayo de 2011 Microsoft compró Skype, programa que reemplazará finalmente a Windows Live Messenger. Inicialmente fue diseñado para sistemas Microsoft Windows, y después se lanzaría una versión disponible para Mac OS. A partir del año 2006, como parte de la creación de servicios web denominados Windows Live, se cambiaron de nombre muchos servicios y programas existentes de MSN, con lo que Messenger fue renombrado a "Windows Live Messenger" a partir de la versión 8.0. Tablets 2000. Es un tipo de computadora portátil, de mayor tamaño que un teléfono inteligente o una PDA, integrado en una pantalla táctil (sencilla o multitáctil) con la que se interactúa primariamente con los dedos o una pluma stylus (pasiva o activa), sin necesidad de teclado físico ni ratón; posee un teclado virtual y, en determinados modelos, por una mini - trackball integrada en uno de los bordes de la pantalla. Durante la década del 2000 Microsoft lanzó el Microsoft Tablet PC que tuvo relativamente poco éxito aunque logró crear un nicho de mercado en hospitales y negocios móviles (por ej., fuerzas de venta). Finalmente en 2010 Apple Inc. presenta el iPad, basado en su exitoso iPhone, alcanzando el éxito comercial. Red Inalámbrica 2000.
Ilustración 31
El término red inalámbrica es un término que se utiliza en informática para designar la conexión de nodos sin necesidad de una conexión física (cables), ésta se da por medio de ondas electromagnéticas. La transmisión y la recepción se realizan a través de puertos. En abril de 2000 el usuario tiene la garantía de que todos los equipos que tengan el sello Wi-Fi pueden trabajar juntos sin problemas, independientemente del fabricante de cada uno de ellos. Fibra nano-tecnológica 2002. Un equipo de científicos ha diseñado una tela basada en nanotecnología que permitirá fabricar etiquetas inteligentes para los alimentos envasados, que podrían leerse con la cámara de un teléfono móvil. Este material está formado por nano-fibras poliméricas y magnéticas que permiten controlar simultáneamente el pH y la cantidad de oxígeno presente en medios acuosos. Se trata de una tela, denominada “nano Tis”, que servirá para fabricar etiquetas inteligentes para los alimentos envasados, con las que se podría realizar un control “in situ” de calidad y estado. Grafeno, el material del futuro 2004. Es transparente, flexible, extraordinariamente resistente, impermeable, abundante, económico y conduce la electricidad mejor que ningún otro metal conocido. Este material tiene fascinados a científicos y a la industria debido a sus fantásticas propiedades. Aunque fue sintetizado por primera vez en 2004, saltó a la fama en 2010 cuando sus descubridores, los investigadores de origen ruso Andre Geim y Konstantin Novoselov recibieron el Premio Nobel de Física. Las aplicaciones potenciales del grafeno son tantas que ni siquiera eran capaces de enumerarlas. Este versátil material permitirá fabricar desde dispositivos electrónicos con pantallas flexibles y transparentes y baterías ultrarrápidas a potentes paneles solares, sin olvidar aplicaciones en aeronáutica, medicina y otros sectores que se investigan en la actualidad. Además, supone una base excelente para crear nuevos materiales a medida, en función de las necesidades específicas. Es decir, algo así como materiales a la carta.
Videoconsolas con movimiento 2005. Videoconsolas que funcionan con sensores de movimiento bien cámaras, mandos, etc. La primera consola con movimiento se dio en el año 2005;Cada nueva consola introdujo un nuevo tipo de avance en la tecnología. La Xbox 360 ofrece juegos renderizados de forma nativa con resoluciones de alta definición (a diferencia de la ampliación de la escala, lo que se podía hacer en un pequeño número de título de sexta generación); PlayStation 3 ofrece, además de juegos de alta definición, la reproducción de contenido multimedia HD a través de su reproductor de Blu-ray Disc; por otro lado, la Wii se centra en la integración de controladores con sensores de movimiento, así como palancas. YouTube 2005. Es un sitio web en el cual los usuarios pueden subir y compartir vídeos. Fue creado por tres antiguos empleados de PayPal en febrero de 2005. En octubre de 2006, fue adquirido por Google Inc. a cambio de 1650 millones de dólares y ahora opera como una de sus filiales. Wii 2006. Es una videoconsola producida por Nintendo y estrenada el 19 de noviembre de 2006 en Norteamérica y el 8 de diciembre del mismo año en Europa. Perteneciente a la séptima generación de consolas, es la sucesora directa de Nintendo Game Cube y compite principalmente con los sistemas Xbox 360 de Microsoft y PlayStation 3 de Sony. La característica más distintiva de la consola es su mando inalámbrico, el Wii Remote, el cual puede usarse como un dispositivo de mano con el que se puede apuntar, además de poder detectar movimientos en un plano tridimensional. Windows Vista 2007. Windows Vista es una versión de Microsoft Windows, línea de sistemas operativos desarrollada
por Microsoft. Esta versión se enfoca para ser utilizada en equipos de escritorio en hogares y oficinas, equipos portátiles, tabletas y equipos media center. El proceso de desarrollo terminó el 8 de noviembre de 2006 y en los siguientes tres meses fue entregado a los fabricantes de hardware y software, clientes de negocios y canales de distribución. El 30 de enero de 2007 fue lanzado mundialmente y fue puesto a disposición para ser comprado y descargado desde el sitio web de Microsoft. OPERA 2008. Es un experimento de física de partículas, diseñado para estudiar el fenómeno de la oscilación de neutrinos. Este experimento se basa en el CNGS (del inglés CERN Neutrinos to Gran Sasso), un haz de neutrinos muónicos de alta intensidad y energía producidos en el Súper Protón Synchrotron del CERN en Ginebra, apuntando hacia el LNGS, un laboratorio bajo tierra en Gran Sasso, a 730 km en el centro de Italia. En OPERA, los tauones resultantes de la interacción de tau neutrinos se observarán en «ladrillos» de películas de emulsión fotográfica intercalados con placas de plomo. El aparato contiene alrededor de 150 000 de esos ladrillos con una masa total de 1 300 toneladas, y se complementa con detectores electrónicos (trackers y espectrómetros) e infraestructura auxiliar. Su construcción se completó en la primavera de 2008, y el experimento se halla recogiendo datos. IPad 2010. Diseñado por Apple, este aparato fue lanzado en enero de 2010. De tipo manual fue creado para los usuarios que querían algo portátil que fuera un poco más más grande que un teléfono inteligente, pero más pequeño que un computador personal. Con conexión sin cable, su pantalla de 9,7 pulgadas se presta de mil maravillas para integrar el entretenimiento multimedia. Kinect 2010. Lanzado en Estados Unidos, se trata de un sensor horizontal conectado a una pequeña base colocada debajo o encima de la pantalla, capaz de pleno reconocimiento del cuerpo en movimiento, y en tercera dimensión. Todo esto, unido a la capacidad para reconocer la voz y los rasgos faciales, Kinect es una verdadera revolución en el mundo de las consolas de videojuegos ya que no se necesitan más controles físicos que el propio cuerpo del jugador. Kepler-11 2011. Se descubre Krpler 11, una estrella similar al Sol con un sistema de al menos seis exoplanetas con órbitas de período cortos, se anunció el 2 de febrero de 2011. Está en la dirección de la constelación de Cygnus y cerca de 2.000 años luz de distancia. Fue descubierto por el Telescopio Espacial Kepler. Google Chrome OS 2011. Es un proyecto llevado a cabo por la compañía Google para desarrollar un sistema operativo basado en web. A través de su blog oficial, Google anunció el 7 de julio de 2009 Google Chrome OS, un sistema realizado con base en código abierto (Núcleo Linux) y orientado inicialmente para mini portátiles, estando disponible en junio de 2011. Funciona sobre microprocesadores con tecnología x86 o ARM. Biosensor 2013. Un nuevo biosensor, diseñado para medir la concentración de azúcar en sangre y basado en nanoestructuras de nitruro de indio, se ha desarrollado en el Instituto de Sistemas Optoelectrónicos y Microtecnología (ISOM) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), en colaboración con la Universidad de Linköping (Suecia). El sensor destaca por su sensibilidad, por ser rápido y selectivo a temperatura ambiente, así como reutilizable. Todo ello en conjunto revela un alto potencial para su aplicación práctica en el diagnóstico clínico, según los expertos. Ingeniería inyectable de tejidos Este método consiste en inyectar articulaciones cuyo compuesto es una mescla de polímeros diseñados, células y estimuladores de crecimiento; estos tres componentes inyectados generarían una reacción particular en el cuerpo, haciendo que se solidifiquen y formen nuevos tejidos sanos
desde el interior del propio cuerpo. Se espera poder realizar pruebas con humanos para aprobar y adoptar el método. Nano-células solares (Nano Solar Cells). Puede ser que el sol sea la única fuente con suficiente capacidad para hacer que no seamos dependientes de combustibles fósiles. No obstante, atrapar la energía solar requiere capas siliconas que aumentan los costes hasta 10 veces el coste de la generación de energía tradicional. A través de la nanotecnología se está desarrollando un material fotovoltaico que se extiende como el plástico o como pintura. No solo se podrá integrar con otros materiales de la construcción, sino que ofrece la promesa de costes de producción baratos que permitirán que la energía solar se convierta en una alternativa barata y factible. Robot totalmente flexible. Preparan el primer robot totalmente flexible un robot que imita la estructura muscular de un pulpo es el nuevo “juguete” creado por ingenieros de la Scuola Superiore Sant´Ann. Sería el primer robot “invertebrado”, es decir, sin un esqueleto sólido. El proyecto ha sido bautizado como Octopus, y recibe una subvención de la Unión Europea de 10 millones de euros. Para lograr esta flexibilidad se usan anillos de silicona para copiar sus músculos transversales, mientras que para imitar los longitudinales usarán un polímero que reacciona a una corriente eléctrica, gracias a lo cual se podría contraer como el tentáculo de un pulpo.
Capítulo 2: Componentes, Características y Diseño de Sistemas de la PC ¿Qué es una PC? ¿Qué es exactamente un PC? La mayoría de la gente responde inmediatamente que la PC es sinónimo de computadora personal, muchos continúan definiendo un ordenador personal como un sistema de equipos pequeños adquiridos y utilizados por un individuo, el cual también es cierto. Una computadora personal u ordenador personal, también conocida como PC (sigla en inglés de personal computer), es una microcomputadora diseñada en principio para ser usada por una sola persona a la vez. Una computadora personal es generalmente de tamaño medio y es usado por un solo usuario (aunque hay sistemas operativos que permiten varios usuarios simultáneamente, lo que es conocido como multiusuario).
¿Quién Controla el Software de la PC? Muchas personas, incluso sin dudarlo, afirman que es Microsoft y controla claramente los sistemas operativos dominantes utilizados en los ordenadores personales que han evolucionado desde el MSDOS hasta el más moderno Windows 8, y Microsoft ha utilizado efectivamente su control de los sistemas operativos de PC como palanca para controlar otros tipos de Software, como controladores , utilidades y aplicaciones. Sin embargo Apple ha logrado mantener el control completo de sus ordenadores personales, tanto en Hardware como en Software.
¿Quién Controla el Hardware de la PC? Aunque está claro que Microsoft siempre ha tenido el control mayoritario de software para PC, pero ¿qué pasa con el hardware? Es fácil ver que IBM controlaba el estándar de hardware de PC desde 1987. Después de todo, IBM inventó el diseño de la tarjeta madre de la PC, la interfaz de ROM BIOS, las implementaciones de puertos en serie y paralelo; el diseño de la tarjeta de vídeo a través
de estándares VGA y XGA, interfaz del disco e implementaciones para los controladores; el diseño de la fuente de alimentación; interfaces de teclado; la interfaz del ratón, e incluso las formas físicas de todo.
Tipos de Sistemas Las computadoras personales pueden dividirse en varias categorías, por el diseño o la anchura del bus del procesador (a menudo llamado el bus frontal o FSB), así como por la anchura de los registros internos, que dicta el tipo de software que puede correr. Cuando un procesador lee los datos, los datos se mueven en el procesador a través de la conexión de datos externa del procesador. Intel and Intel-Compatible Processors and Their Data Bus/Register Widths
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Componentes de los Sistemas Una PC moderna es a la vez simple y complicada. Es simple en el sentido de que en los últimos años, muchos de los componentes utilizados para la construcción de un sistema se han integrado con otros componentes siendo cada vez menos piezas reales. Es complicado en el sentido de que cada parte en un moderno sistema realiza muchas más funciones de las que hicieron los mismos tipos de piezas en sistemas más antiguos. Los componentes y periféricos necesarios para montar un sistema básico de PC modernos se muestran en la siguiente imagen.
Capítulo 3: Tipos de Procesadores y sus Especificaciones Historia de los Microprocesadores El cerebro o el motor de la PC es el procesador a veces llamado microprocesador o unidad central de procesamiento (CPU) La CPU realiza el cálculo y el procesamiento del sistema. El procesador es uno de los dos componentes más caros del sistema (la otra es la tarjeta de video). En los sistemas de gama más alta, el procesador puede llegar a costar hasta cuatro o más veces más que la tarjeta madre. Hoy, Intel todavía tiene control sobre el mercado de los procesadores, por lo menos para los sistemas de PC, aunque AMD ha ganado una cuota de mercado respetable. En su mayor parte, los sistemas compatibles con PC utilizan los procesadores de Intel o procesadores compatibles con Intel de AMD. Es interesante notar que el microprocesador había existido durante tan sólo 10 años antes de la creación de la PC, Intel lanzó el primer microprocesador en 1971, creó el PC en 1981. Casi tres décadas después, seguimos utilizando sistemas basados más o menos en el diseño de la primera PC. Los procesadores que impulsan nuestros PCs de hoy siguen siendo compatibles con versiones anteriores de muchas maneras con el Intel 8088 que IBM diseño para el primer PC en 1981.
El Primer Microprocesador Intel fue fundada el 18 de julio de 1968 por dos ex-ingenieros de Fairchild, Robert Noyce y Gordon Moore. Tenían un objetivo específico: hacer una memoria de semiconductores práctica y asequible. Esto no fue un hecho en el momento, teniendo en cuenta que la memoria basada en el chip de silicio fue al menos 100 veces más cara que la memoria de núcleos magnéticos de uso común en aquellos días.
Evolución del Procesador de PC Desde el primer PC, que salió en 1981, la evolución de procesadores de PC se ha concentrado en cuatro áreas principales: ■El aumento de la cantidad de transistores y la densidad ■El aumento de las velocidades de ciclo de reloj ■El aumento del tamaño de los registros internos (bits) ■Aumentar el número de núcleos en un solo chip Intel introdujo el chip 286 en 1982. Con 134000 transistores, proporcionó alrededor de tres veces el rendimiento de otros procesadores de 16 bits de la época. En 1985 llegó el procesador Intel 386. Con una nueva arquitectura de 32 bits y 275000 transistores, el chip podría llevar a cabo más de cinco millones de instrucciones por segundo (MIPS). Compaq Deskpro 386 fue la primera PC basada en el nuevo microprocesador. Luego estaba el procesador Intel 486 en 1989. El 486 tenía 1,2 millones de transistores y el primer coprocesador matemático integrado. Era alrededor de 50 veces más rápido que el original 4004, igualando el desempeño de algunos ordenadores centrales. Luego, en 1993, Intel introdujo la primera familia de procesadores P5 (586), denominado Pentium , estableciendo nuevos estándares de rendimiento con varias veces el rendimiento del procesador anterior. El procesador Pentium utiliza 3,1 millones de transistores para realizar hasta 90 MIPS ahora hasta cerca de 1500 veces la velocidad del original 4004
Evolución de la arquitectura 16-Bit a 64-Bit 16-Bits • En 1978, Intel lanzó al mercado el microprocesador 8086 y casi un año mas tarde, el 8088. Ambos dispositivos son microprocesadores de 16 bits fabricados con 29,000 transistores, que ejecutan instrucciones en escasos 400 nS; esto es una gran mejoría en relación con la velocidad de ejecución del 8085.
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El 8086 y 8088 tienen capacidad para direccionar 1 Mbyte o una memoria de 512 Kpalabras (de 16 bits de ancho).
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Una necesidad importante que aceleró la evolución del microprocesador de 16 bits fue la multiplicación y la división por hardware.
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El 80286 es un procesador VLSI, construido con 130,000 transistores y es una versión mejorada del 8086, el cual contiene una unidad de administración de memoria y direcciona 16 Mbytes de espacio en lugar de 1 Mbyte.
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La velocidad del reloj se aumentó también a 16 Mhz, en las últimas versiones producidas por Intel.
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La versión básica del 8086 y 8088 ejecutaban hasta 2.5 MIP, en tanto que la versión básica del 80286 ejecutaba hasta 8 MIP.
32-Bits • El 80386 fue el primer microprocesador de 32 bits fabricado con 275,000 transistores e introducido por Intel, cuyas principales ventajas son; una frecuencia de operación mucho más alta (33 Mhz) y un espacio de memoria mayor (4 G bytes) que sus predecesores. •
El microprocesador 80486 fabricado con 1,200,000 transistores, contiene básicamente un 386 mejorado, un coprocesador aritmético (para la versión DX del 486) y una memoria caché interna de 8 Kbytes. La velocidad del reloj a 66 Mhz (80486DX2) permite que las instrucciones se ejecuten a 54MIP.
64-Bits • El Pentium hizo su aparición en 1993, fue el primer microprocesador de 64 bits, se emplearon 3100000 transistores para su construcción y su capacidad de direccionamiento de memoria es de 4 Gbytes. •
En este microprocesador las aplicaciones pueden ser ejecutadas hasta cinco veces más rápidamente de lo que hasta entonces era posible con el 486 (270 MIP).
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Pentium Overdrive fue introducida al mercado de los microprocesadores de 64 bits en 1995, era un circuito integrado basado en tecnología del µP Pentium pero que podia ser colocado en computadoras basadas en el 80486 que estuvieran provistas de un socket OverDrive.
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Pentium Pro fue comercializado a partir de 1995, para su construcción fueron necesarios 5500000 de transistores.
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Pentium con MMX fue fabricado y comercializado a partir de 1997, fue diseñado con tecnología Pentium con un grupo de instrucciones especiales para un procesamiento multimedia mas acelerado.
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Pentium II comercializado a finales de 1997, su diseño requirio de 7,500,000 transistores.
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Celeron con tecnología de Pentium II introducido por intel en 1998 pero diseñado para computadoras personales de bajo costo.
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Pentium III hizo su aparición a principios de 1999, su diseño requirio de 9,500,000 transistores.
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Pentium III Xeon comercializado en 1999. Su poder de procesamiento se debe a los 28,100,000 transistores que lo componen.
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Pentium 4 introducido por intel a finales de 1999. ??? transistores lo componen.
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Pentium II Xeon introducido al mercado de los microprocesadores en 1998. 8,500,000 transistores fueron necesarios para la fabricación de su circuiteria.
Especificaciones del procesador Bus de Datos E/S Este es un bus bidireccional, pues los datos pueden fluir como entrada o como salida de la CPU. Los n-terminales de la CPU, pueden ser entradas o salidas, según la operación que se esté realizando ( lectura o escritura ) en todos los casos, las palabras de datos transmitidas tiene n-bits de longitud debido a que la CPU maneja palabras de n-bits; del número de bits del bus de datos, depende la clasificación del microprocesador. En algunos microprocesadores, el bus de datos se usa para transmitir otra información además de los datos (por ejemplo, bits de dirección o información de condiciones). Es decir, el bus de datos es compartido en el tiempo o multiplexado. En general se adoptó 8 bits como ancho estándar para el bus de datos de los primeros computadores PC y XT. Usualmente el computador transmite un carácter por cada pulsación de reloj que controla el bus (bus clock), el cual deriva sus pulsaciones del reloj del sistema (system clock). Algunos computadores lentos necesitan hasta dos pulsaciones de reloj para transmitir un carácter. Los computadores con procesador 80286 usan un bus de datos de 16 bits de ancho, lo cual permite la comunicación de dos caracteres o bytes a la vez por cada pulsación de reloj en el bus. Los procesadores 80386 y 80486 usan buses de 32 bits. El PENTIUM de Intel utiliza bus externo de datos de 64 bits, y uno de 32 bits interno en el microprocesador.
Bus de Direcciones Este es un bus unidireccional debido a que la información fluye es una sola dirección, de la CPU a la memoria o a los elementos de entrada y salida. La CPU sola puede colocar niveles lógicos en las n líneas de dirección, con la cual se genera 2n posibles direcciones diferentes. Cada una de estas direcciones corresponde a una localidad de la memoria o dispositivo de E / S. Los microprocesadores 8086 y 8088 usados en los primeros computadores personales (PC) podían direccionar hasta 1 megabyte de memoria (1.048.576 bytes). Es necesario contar con 20 líneas de dirección. Para poder manejar más de 1 megabyte de memoria, en los computadores AT (con procesadores 80286) se utilizó; un bus de direcciones de 24 bits, permitiendo así direccionar hasta
16 MB de memoria RAM (16.777.216 bytes). En la actualidad los procesadores 80386DX pueden direccionar directamente 4 gigabytes de memoria principal y el procesador 80486DX hasta 64 GB.
Registro Interno (Bus de Datos Interno) Este conjunto de señales se usa para sincronizar las actividades y transacciones con los periféricos del sistema. Algunas de estas señales, como R/W, son señales que la CPU envía para indicar que tipo de operación se espera en ese momento. Los periféricos también pueden remitir señales de control a la CPU, como son INT, RESET, BUS RQ. Las señales más importantes en el bus de control son las señales de cronómetro, que generan los intervalos de tiempo durante los cuales se realizan las operaciones. Este tipo de señales depende directamente del tipo del microprocesador.
Memoria Caché Es un búfer especial de memoria que poseen los ordenadores. Funciona de una manera similar a como lo hace la memoria principal (RAM), pero es de menor tamaño y de acceso más rápido. Es usado por la unidad central de procesamiento para reducir el tiempo de acceso a datos ubicados en la memoria principal que se utilizan con más frecuencia. Cuando se accede por primera vez a un dato, se hace una copia en el caché; los accesos siguientes se realizan a dicha copia, haciendo que el tiempo de acceso medio al dato sea menor. Cuando el procesador necesita leer o escribir en una ubicación en memoria principal, primero verifica si una copia de los datos está en el caché. Si es así, el procesador de inmediato lee o escribe en la memoria caché, que es mucho más rápido que de la lectura o la escritura a la memoria principal.
Características del Procesador A medida que se introducen nuevos procesadores, las nuevas características se añaden continuamente a sus arquitecturas para mejorar todo.
Modo de Gestión del Sistema Alentados inicialmente por la necesidad de capacidades de administración de energía más robustas en las computadoras móviles, Intel y AMD comenzaron a agregar el modo de administración del sistema (SMM) para sus procesadores durante la década de 1990. SMM es un modo operativo de propósito especial establecido para el manejo de las funciones de administración de energía del sistema de bajo nivel y de control de hardware. SMM ofrece un entorno de software aislado que es transparente para el sistema operativo o el software de aplicaciones y está diseñado para su uso por el BIOS del sistema o código de controlador de bajo nivel. En los sistemas modernos tiene las siguientes funciones también: ■ACPI and APM power management functions ■Universal serial bus (USB) legacy (keyboard and mouse) support ■USB boot (drive emulation) ■Password and security functions ■Thermal monitoring ■Fan speed monitoring ■Reading/writing Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) RAM ■BIOS updating ■Logging memory error-correcting code (ECC) errors ■Logging hardware errors besides memory ■Wake and Alert functions such as Wake on LAN (WOL)
Tecnología MMX La tecnología MMX fue originalmente llamada como extensiones multimedia o extensiones de matriz de matemáticas, dependiendo a quién se le pregunte. Intel afirma oficialmente que en realidad no es una abreviatura y significa otra cosa MMX (no siendo una abreviatura, al parecer fue necesario para que las letras puedan ser una marca comercial. La tecnología MMX se introdujo en los procesadores Pentium posteriores a la quinta generación como una especie de complemento de mejora de la compresión/descompresión de video, la manipulación de imágenes, cifrado.
Arquitectura del Bus Dual Independiente Dual Independent Bus (DIB), esta arquitectura se implementó por primera vez en los procesadores de sexta generación de Intel y AMD. DIB fue creado para mejorar el ancho de banda del bus del procesador y el rendimiento. Tener doble de datos independiente de E/S, permite que el procesador pueda acceder a datos de cualquiera de sus buses simultáneamente y en paralelo, en lugar de en una manera secuencial singular (como en un sistema de un solo bus.
Tecnología HT La tecnología HT de Intel permite que un solo procesador o procesador central maneje dos conjuntos independientes de instrucciones al mismo tiempo. En esencia, la tecnología HT convierte un solo núcleo de procesador físico en dos procesadores virtuales. La tecnología HT se introdujo en los procesadores para estaciones de trabajo Xeon con un bus de sistema de 533MHz en marzo de 2002. Encontró su camino en procesadores estándar de PC de escritorio que comenzaron con el procesador Pentium 4 a 3,06 GHz, en noviembre de 2002.
Tecnología Multinúcleo La tecnología HT simula dos procesadores en un solo núcleo físico. Si varios procesadores simulados son buenos, tener dos o más procesadores reales es mucho mejor. Un procesador multinúcleo, como su nombre lo indica, en realidad contiene dos o más núcleos de procesador en un solo paquete de procesador. Todavía se ve como un solo procesador (y se considera como tal a efectos de la concesión de licencias de Windows), pero en su interior puede haber dos, tres , cuatro, o incluso más núcleos. Un procesador multinúcleo ofrece prácticamente todas las ventajas de tener múltiples procesadores físicos separados, todo ello a un costo mucho menor.
Voltajes de operación de la CPU Una tendencia que está claro para cualquiera que haya estado siguiendo el diseño de los procesadores es que las tensiones de funcionamiento se vuelven cada vez más bajas. Los beneficios de una menor tensión, son tres. La más obvia es que con menor voltaje hay un menor consumo de energía, al consumir menos energía, el sistema es menos caro de mantener, pero lo más importante para los sistemas portátiles o móviles es que funciona por mucho más tiempo con la tecnología de la batería existente. El énfasis en la operación de la batería se ha llevado a muchos de los avances en la reducción de voltaje del procesador, ya que esto tiene un gran efecto en la vida de la batería. La segunda ventaja importante es que con menos tensión y por lo tanto menos consumo de energía, se produce menos calor. Los procesadores que funcionan a menor temperatura duran más. La tercera ventaja importante es que un procesador que usa la refrigeración con menos potencia puede ser obligado a correr más rápido. La reducción de la tensión ha sido uno de los factores primordiales para las velocidades de reloj de los procesadores.
Overclocking La práctica conocida como overclocking (antiguamente conocido como undertiming) pretende alcanzar una mayor velocidad de reloj para un componente electrónico (por encima de las especificaciones del fabricante). La idea es conseguir un rendimiento más alto gratuitamente, o superar las cuotas actuales de rendimiento, aunque esto pueda suponer una pérdida de estabilidad o
acortar la vida útil del componente. Overclock es un anglicismo de uso habitual en informática que literalmente significa sobre el reloj, es decir, aumentar la frecuencia de reloj de la unidad central de procesamiento. Esta práctica está muy extendida entre los usuarios de informática más exigentes, que tratan de llevar al máximo el rendimiento de sus máquinas. Algunos usuarios suelen comprar componentes informáticos de bajo coste, forzándolos posteriormente y alcanzando así el rendimiento esperado de los componentes de gama más alta. Por otro lado, los consumidores más fanáticos pueden llegar a adquirir componentes de última hornada para forzar su funcionamiento, y conseguir así pruebas de rendimiento inalcanzables para cualquier equipo de consumo. Por este motivo, la mayoría de los fabricantes decide no incluir en la garantía de su hardware los daños producidos por hacerles overclocking.
Refrigeración del Procesador Se requiere de refrigeración en el ordenador para eliminar el calor producido por los componentes del ordenador, para mantener a los componentes en una temperatura dentro de sus límites de funcionamiento.
Heat Sinks (Disipador de Calor) En los sistemas electrónicos, un disipador de calor es un intercambiador de calor pasivo, que enfría un dispositivo mediante la disipación de calor en el medio circundante. Los disipadores de calor se utilizan para enfriar las unidades centrales de procesamiento o procesadores gráficos.
Cpu and case fans (Ventiladores del CPU y del case) Son todos aquellos ventiladores que se encuentran dentro del case, y puede referirse a los ventiladores que aspiran el aire más fresco o los que expulsan el aire caliente del interior o para mover el aire por un disipador de calor.
Liquid cooling systems (Sistemas de refrigeración líquida)
Una instalación típica de refrigeración por agua consta de un objeto a enfriar, una bomba que hace circular el agua y un radiador como disipador grande (posiblemente con un ventilador). Estos componentes están unidos por tubos. La mayoría de las torres de refrigeración industriales utilizan agua de ríos o pozos como fuente de agua fría. Las grandes torres de refrigeración de corriente inducida o forzada utilizadas en plantas industriales como centrales eléctricas, refinerías de petróleo, o plantas petroquímicas y de gas natural recirculan continuamente agua a través de intercambiadores de calor y otros equipos donde el agua absorbe el calor.
Thermal Compound (Compuesto Térmico, silicona)
Es una sustancia que incrementa la conducción de calor entre las superficies de dos o más objetos que
pueden ser irregulares y no hacen contacto directo. En electrónica e informática, es frecuentemente usada para ayudar a la disipación del calor de componentes mediante un disipador.
Capítulo 4: Tarjetas Madres y Buses Factores de Forma de la Tarjeta Madre Sin lugar a dudas, el componente más esencial del sistema de la PC es la tarjeta principal o tarjeta madre. Prácticamente todos los componentes internos de una PC se conecta a la tarjeta madre y sus características determinan en gran medida lo que su equipo es capaz de hacer, por no hablar de su rendimiento general.
Factores de Forma Obsoletos ■Baby-AT (PC and XT) ■Full-size AT ■LPX (semiproprietary) ■NLX ■WTX ■BTX, microBTX, picoBTX
Quinta Generación (P5 Pentium Class) Con la llegada del procesador Pentium en marzo de 1993 Intel presentó su primer chipset Pentium: el chipset 430LX (nombre en código del Mercury). Este fue el primer chipset Pentium en el mercado. Otros fabricantes tomaron meses, un año o más para obtener su chipset Pentium. Desde el debut de sus chipsets Pentium, Intel ha dominado el mercado de chips para procesadores.
Sexta Generación (P6 Pentium Pro/II/III/Class) Debido a que el Pentium Pro, Celeron y Pentium II / III eran esencialmente el mismo procesador con diferentes diseños de caché y revisiones internas menores, los mismos chipsets debían ser utilizados para: Socket 8 (Pentium Pro), Socket 370 (Celeron / Pentium III), y Slot 1 (III / Celeron / Pentium II).
Séptima y Octava Generación (Pentium 4/D, Core 2 y Core i) Los procesadores Pentium 4 y Celeron utilizaban Socket 423 y para Socket 478, son esencialmente los mismos procesadores con diferentes diseños de caché y revisiones internas de menor importancia, por lo que el mismo chipset se pueden utilizar para ambos procesadores. El procesador Pentium 4 en Socket 775 es diferente de sus predecesores y, en consecuencia, la mayoría de los chipsets de serie 9xx sólo soportan la versión del zócalo 775 del Pentium 4.
Conectores de la Tarjeta Madre
Tipos de Buses de E/S Bus ISA Industria Standard Architecture (ISA) es la arquitectura de bus que se introdujo como un bus de 8 bits con el IBM PC original en 1981, más tarde se amplió a 16 bits con el IBM PC / AT en 1984. ISA es la base de la computadora personal moderna y era la arquitectura principal utilizada en la mayoría de los sistemas de PC hasta finales de 1990.
Bus Micro Channel La introducción de los chips de 32 bits significó que el bus ISA no pudo con una nueva generación de CPUs. Los chips podrían transferir 32 bits de datos a la vez, pero el bus ISA puede manejar un máximo de sólo 16 bits. En lugar de ampliar, el bus ISA de nuevo, IBM decidió construir un nuevo bus, el resultado fue el bus MCA. MCA (una abreviatura de MicroChannel Architecture) era completamente diferente del bus ISA y era técnicamente superior en todos los sentidos. Sin embargo, como IBM fue el único proveedor, MCA nunca se convirtió en un estándar común, y fue eliminado en 1996.
Bus EISA El estándar EISA fue anunciado en septiembre de 1988 como respuesta a la salida de la MCA-bus. Los vendedores no se sienten obligados a pagar regalías retroactivas en el bus ISA, por lo que dieron la espalda a IBM y crearon sus propios buses. Compaq fue el principal promotor de la norma EISA, que estaba destinado a ser la forma de hacerse cargo el desarrollo futuro del bus del PC de IBM. Compaq sabía que nadie iba a clonar su bus si era la única empresa que lo tenía. Compaq
formó el comité de EISA, una organización sin fines de lucro diseñada específicamente para controlar el desarrollo del bus EISA. Se desarrollaron unos adaptadores EISA, aquellos se desarrollaron principalmente en los controladores de matriz de disco y tarjetas de red de tipo servidor. El bus EISA era esencialmente una versión de 32 bits de ISA. A diferencia del bus MCA de IBM, usted todavía podía utilizar las antiguas tarjetas de 8 bits o de 16 bits en las ranuras ISA EISA de 32 bits.
Recursos del Sistema Los recursos del sistema son los canales de comunicación, direcciones, y otras señales que los dispositivos de hardware usan para comunicarse en el bus. En su nivel más bajo, estos recursos típicamente incluyen: ■ Las direcciones de memoria ■ IRQ (solicitud de interrupción) canales ■ DMA (Direct Memory Access) canales ■ direcciones de puerto de E / S
Capítulo 5: BIOS BIOS BÁSICO El Sistema Básico de Entrada/Salida (Basic Input-Output System), conocido simplemente con el nombre de BIOS, es un programa informático inscrito en componentes electrónicos de memoria Flash existentes en la placa base. Este programa controla el funcionamiento de la placa base y de dichos componentes. Se encarga de realizar las funciones básicas de manejo y configuración del ordenador. El acrónimo BIOS (-Basic Input/Output System-) fue inventado por Gary Kildall el creador del sistema operativo CP/M en 1975, siendo el nombre de un archivo del sistema. Las máquinas con CP/M usualmente tenían una ROM muy simple que hacía que la unidad de disquete leyera datos desde su primera posición de memoria donde se encontraba la primera instrucción del archivo BIOS que se encargaba de configurar el sistema o programa BIOS. El diseño del IBM PC (1981) incluyó todas las funcionalidades básicas de entrada y salida en memorias tipo ROM, uso que posteriormente se erigió como el estándar de facto para la industria. El BIOS del 5150 fue el único programa que la compañía IBM desarrolló para el equipo, siendo la única pieza de código sobre la que se tenían derechos exclusivos. Basándose en procesos de Ingeniería Inversa, se escribieron versiones que tenían idénticas funcionalidades a la BIOS IBM pero además incluyeron nuevos dispositivos como los discos duros y varias unidades de disquete manteniendo la retrocompatibilidad hasta el día de hoy. Hasta 1990 el BIOS era almacenado en memorias ROM o EPROM, después comenzó a utilizarse memorias Flash que pueden ser actualizadas por el usuario sin necesidad de destapar la caja. En la última década se ha desarrollado el firmware EFI como esquema de ROM que reemplazará a la BIOS legada que está limitada a ejecutarse en 16 bits cuando la mayoría de procesadores son capaces de funcionar a 64 bits.
ROM BIOS DE LA TARJETA MADRE Todas las placas tienen un chip especial que contiene software llamado ROM BIOS. Este chip ROM contiene los programas de inicio y los drivers que consiguen que el sistema funciona y actúan como interfaz con el hardware básico en el sistema. Cuando se enciende el sistema, el POST en el BIOS también pone a prueba los componentes principales del sistema. Además, puede ejecutar un programa de instalación para almacenar los datos de configuración del sistema en la memoria CMOS, que se alimenta de una batería en la placa base. Esta CMOS RAM es a menudo llamado NVRAM (RAM no volátil), ya que se ejecuta en aproximadamente 1 millonésima parte de un amperio
de corriente eléctrica y puede almacenar datos durante años cuando se alimenta con una batería pequeña de litio. La ROM de la placa contiene un conjunto de programas integrados en uno o más chips, en función del diseño de la computadora. Esa colección de programas es lo primero que carga al iniciar el equipo, incluso antes de que el sistema operativo. En pocas palabras, el BIOS en la mayoría de los PC tiene cuatro funciones principales: • POST: Realiza pruebas en el procesador del ordenador, memoria, chipset, adaptador de vídeo, controladores de disco, unidades de disco, el teclado y otros componentes cruciales. • SETUP: El programa de configuración del sistema y la configuración general es un programa basado en menús activado pulsando una tecla especial durante el POST. Le permite configurar los ajustes de la placa base y chipset junto con la fecha y la hora, las contraseñas, las unidades de disco y otros ajustes básicos del sistema. También puede controlar la configuración de administración de energía y la secuencia de arranque de la configuración de la BIOS, y en algunos sistemas, también puedes configurar los ajustes de sincronización de la CPU. Algunos 286 y 386 sistemas más antiguos no tenían el programa de instalación en la ROM y requerían que se arranque desde un disco de instalación especial. Además, algunos sistemas más modernos, use una aplicación basada en Windows para acceder a los ajustes de configuración del BIOS. • SECUENCIA DE BOOTEO: Una rutina que lee el primer sector físico de varias unidades de disco en busca de un registro maestro de arranque válido (MBR). Si ciertos criterios mínimos de una reunión (que terminan en la firma bytes 55AAh) se encuentra, el código se ejecuta. El código del programa MBR continúa el proceso de arranque mediante la lectura del primer sector físico del volumen de arranque, que es el comienzo del registro de arranque de volumen (VBR). Luego el VBR carga el archivo de inicio del sistema operativo, que suele ser IO.SYS (Windows 9x), ntldr (Windows XP/2000/NT) o Bootmgr (Windows 7/Vista). El sistema operativo se encuentra entonces en control y continúa el proceso de arranque. • BIOS: Esto se refiere a la colección de controladores actuales que actúan como una interfaz básica entre el sistema operativo y el hardware cuando el sistema se inicia y está en funcionamiento. Cuando se ejecuta DOS o Windows en modo a prueba de errores, se ejecuta casi exclusivamente en el BIOS controladores basados en ROM porque ninguno se cargan desde el disco.
ROM HARDWARE Memoria de sólo lectura (ROM) es un tipo de memoria que puede almacenar de forma permanente o semi-permanente datos. Se llama sólo de lectura, ya que es imposible o difícil escribir en ella. ROM también a menudo se la llama memoria no volátil porque los datos almacenados en la memoria ROM se mantienen incluso si no hay alimentación de energía. Como tal, la ROM es un lugar ideal para poner las instrucciones de arranque de la PC- que es, el software que se arranca el sistema (BIOS). Tenga en cuenta que la ROM y la RAM no son opuestos, como algunos parecen creer. De hecho, la ROM es técnicamente un subconjunto de la memoria RAM. En otras palabras, una porción de la RAM se encuentra en uno o más chips de ROM. Esto es necesario para contener el software que permite al PC arrancar, de lo contrario, el procesador no tendría ningún programa en la memoria para ejecutar cuando está encendido. Normalmente, la ROM del sistema comienza en el address E0000h o F0000h, que es de 128 KB o 64 KB antes del final del primer megabyte. Debido a que el chip de ROM por lo general es de hasta 128KB de tamaño, a los programas de la ROM se les permite ocupar los últimos 128KB del primer megabyte, incluyendo la dirección de la instrucción de inicio FFFF0h crítico, que se encuentra 16 bytes del extremo del espacio del BIOS. Algunos chips ROM de la placa madre son más grandes, de hasta 256KB o 512KB de tamaño. El código adicional en éstos está configurado para actuar como una ROM de tarjeta de vídeo (direcciones C0000H-C7FFFh) en las placas base con una función de vídeo e incluso podría contener controladores ROM adicionales configurados en cualquier lugar
desde C8000h hasta DFFFFh para apoyar dispositivos de onboard adicionales, tales como RAID o adaptadores de red.
ROM SHADOWING Chips de ROM son por naturaleza lentos, con tiempos de acceso de 150 ns (nanosegundos, o mil millonésimas de segundo), en comparación con la RAM dinámica (DRAM) los tiempos de acceso son por debajo de 10 ns en la mayoría de los sistemas. Debido a esto, en prácticamente todos los sistemas de las ROMs son copiadas, lo que significa que se copian en la memoria RAM en el inicio para permitir un acceso más rápido durante el funcionamiento normal. El procedimiento de copiado copia la ROM en la RAM y luego asigna RAM que la misma dirección que la ROM utilizado originalmente, desactivando la ROM actual en el proceso. Esto hace que el sistema parezca como si tuviera ROM funcionando a la misma velocidad que la memoria RAM. La ganancia de rendimiento de copiado de la tarjeta del adaptador de la ROM es a menudo leve, y puede causar problemas si no se establece correctamente. Por lo tanto, en la mayoría de los casos, es prudente copiar sólo la placa base (y tal vez la BIOS de la tarjeta de vídeo) y dejar a los demás en paz.
ROM TIPOS DE CHIPS •
ROM: En un principio, la mayoría de ROMs fueron fabricados con los datos binarios (0 y 1) ya "emitidos en" o integrados en la matriz. La matriz representa el chip de silicio real. Estos se llaman ROM de máscara porque los datos se forman en la máscara a partir de la cual la ROM produce fotolitográficamente la matriz. Este tipo de método de fabricación es económico si están haciendo cientos de miles de ROMs con la misma información. Si tiene que cambiar solo un poco, sin embargo, debe rehacer la máscara, que es muy costoso. Debido a los costos e inflexibilidad, nadie más usa máscaras ROMs. Máscaras ROM son exactamente análogas a pregrabadas CD-ROMs. Algunas personas piensan que un CD-ROM se fabricó por primera vez como un espacio en blanco y luego los datos son escritos con un láser, pero eso no es cierto. Un CD-ROM es, literalmente, un pedazo de plástico que se estampa en una prensa, y los datos se moldean directamente, no son escriben. La única grabación real se hace con el disco maestro del que están hechos los moldes o sellos. • PROM: PROM es el acrónimo en inglés de programmable read-only memory, que significa «memoria de solo lectura programable». Es una memoria digital donde el valor de cada bit depende del estado de un fusible (o antifusible), que puede ser quemado una sola vez. Por esto la memoria puede ser programada (pueden ser escritos los datos) una sola vez a través de un dispositivo especial, un programador PROM. Estas memorias son utilizadas para grabar datos permanentes en cantidades menores a las ROM, o cuando los datos deben cambiar en muchos o todos los casos. Pequeñas PROM han venido utilizándose como generadores de funciones, normalmente en conjunción con un multiplexor. A veces se preferían a las ROM porque son bipolares, habitualmente Schottky, consiguiendo mayores velocidades.
FIGURA 5.1
•
EPROM: EPROM son las siglas de Erasable Programmable Read-Only Memory (ROM programable borrable). Es un tipo de chip de memoria ROM no volátil inventado por el ingeniero Dov Frohman. Está formada por celdas de FAMOS (Floating Gate AvalancheInjection Metal-Oxide Semiconductor) o "transistores de puerta flotante", cada uno de los cuales viene de fábrica sin carga, por lo que son leídos como 1 (por eso, una EPROM sin grabar se lee como FF en todas sus celdas). Las memorias EPROM se programan mediante un dispositivo electrónico que proporciona voltajes superiores a los normalmente utilizados en los circuitos electrónicos. Las celdas que reciben carga se leen entonces como un 0. Una vez programada, una EPROM se puede borrar solamente mediante exposición a una fuerte luz ultravioleta. Esto es debido a que los fotones de la luz excitan a los electrones de las celdas provocando que se descarguen. Las EPROM se reconocen fácilmente por una ventana transparente en la parte alta del encapsulado, a través de la cual se puede ver el chip de silicio y que admite la luz ultravioleta durante el borrado. Una EPROM programada retiene sus datos durante diez o veinte años, y se puede leer un número ilimitado de veces. Para evitar el borrado accidental por la luz del sol, la ventana de borrado debe permanecer cubierta. Las antiguas BIOS de los ordenadores personales eran frecuentemente EPROM y la ventana de borrado estaba habitualmente cubierta por una etiqueta que contenía el nombre del productor de la BIOS, su revisión y una advertencia de copyright.
FIGURA 5.2 •
EEPROM: EEPROM o E²PROM son las siglas de Electrically Erasable Programmable ReadOnly Memory (ROM programable y borrada eléctricamente). Es un tipo de memoria ROM que puede ser programada, borrada y reprogramada eléctricamente, a diferencia de la EPROM que ha de borrarse mediante un aparato que emite rayos ultravioleta. Son memorias no volátiles. Las celdas de memoria de una EEPROM están constituidas por un transistor MOS, que tiene una compuerta flotante (estructura SAMOS), su estado normal está cortado y la salida proporciona un 1 lógico. Aunque una EEPROM puede ser leída un número ilimitado de veces, sólo puede ser borrada y reprogramada entre 100.000 y un millón de veces. Estos dispositivos suelen comunicarse mediante protocolos como I²C, SPI y Microwire. En otras ocasiones, se integra dentro de chips como microcontroladores y DSPs para lograr una mayor rapidez.
FIGURA 5.3
ROM BIOS MANUFACTURERS Varios fabricantes de BIOS populares en el mercado hoy en día proporcionan la mayor parte de la placa base y los fabricantes de sistemas con el código para sus ROMs. Varias empresas se han especializado en el desarrollo de una ROM BIOS compatible. Las tres principales empresas que vienen a la mente al hablar de software ROM BIOS son American Megatrends, Inc. (AMI), Phoenix Technologies, y el Premio de Software (ahora propiedad de Phoenix Technologies). Cada empresa otorga licencias de su BIOS ROM a los fabricantes de placas madre para que esos fabricantes puedan preocuparse por el hardware y no el software. Para obtener una de estas ROMs para una placa base, el fabricante de equipos originales (OEM) debe responder a muchas preguntas sobre el diseño del sistema para que el BIOS adecuado pueda ser desarrollado o seleccionado de los diseñados ya existentes. La combinación de una BIOS ROM y una placa base no es una tarea riesgosa. No existe una única ROM, genérico, compatible. AMI, Award y Phoenix envían muchas variaciones de su código del BIOS a los diferentes fabricantes de placas, cada uno hecho a medida para la placa base específica.
BIOS HARDWARE/SOFTWARE Algunos factores importantes deben estar activos durante el tiempo de arranque. Por ejemplo, ¿cómo puede usted arrancar desde un disco duro si los controladores necesarios para hacer el trabajo de la interfaz de disco se deben cargar desde ese disco? Obviamente, por lo menos un nivel mínimo de los conductores de disco duro debe estar precargado en ROM, ya sea en la placa base o en una tarjeta de adaptador para que el sistema sea capaz de arrancar.
ACTUALIZANDO EL BIOS CUANDO ACTUALIZAR EL BIOS Debe descargar la mayoría de las actualizaciones de la BIOS del sistema o de la página web del fabricante de la placa. Los fabricantes de BIOS no ofrecen actualizaciones de BIOS debido a que la BIOS de su placa base no vino directamente de ellos. En otras palabras, a pesar de que usted piensa que tiene una Phoenix, AMI o Award BIOS, ¡usted realmente no lo sabes! En su lugar, usted tiene una versión personalizada de uno de estos BIOS, que fue autorizada por el fabricante de su placa base y realizados a medida para su placa base en particular. Como tal, debe obtener las actualizaciones de BIOS del fabricante de la placa base o del sistema, ya que deben ser personalizados para su tarjeta o el sistema también.
DETERMINAR LA VERSIÓN DE SU BIOS En la búsqueda de una actualización del BIOS para la placa base en particular (o sistema), lo que necesita saber la siguiente información: • La marca y el modelo de la placa madre (o del sistema) • La versión del BIOS existente Generalmente, usted puede identificar la BIOS que tiene por mirar la pantalla cuando el sistema se enciende por primera vez. Ayuda a encender el monitor en primer lugar porque algunos toman unos segundos para entrar en calor, y la información del BIOS a menudo se muestra durante unos pocos segundos. Generalmente, usted puede pulsar la tecla Pausa en el teclado cuando se está visualizando la información del BIOS ID, que lo congela para que pueda registrar la información. Al pulsar cualquier otra tecla permite la puesta en marcha del sistema.
VER LA FECHA DEL BIOS Un método para determinar la edad y capacidades de su ROM de la placa es comprobar la fecha. La fecha de la BIOS se almacena en prácticamente todos los PC como una cadena de texto de 8 bytes en la memoria de direcciones FFFF5h. La fecha generalmente indica que el código de la BIOS ha sido actualizado o elaborado por el fabricante de la placa madre. Conocer la fecha de una BIOS en particular que podría dar alguna pista de que características están presentes o no. Puede utilizar la utilidad de línea de comandos DEBUG suministrado con Windows y DOS para ver estas direcciones.
COPIA DE SEGURIDAD DEL BIOS Antes de actualizar un BIOS, generalmente es una buena idea ver si es posible guardar una copia de seguridad del BIOS existente. Eso es debido a que algunos fabricantes de placas base sólo ofrecen el BIOS más reciente para una placa base dada, a veces una más reciente del BIOS puede causar problemas o consecuencias que no están dispuestos a vivir con él. Al tener una copia de seguridad, puede volver a la versión anterior. Para hacer la copia de seguridad, ejecute el programa de actualización del BIOS para su tablero, y comprobar si hay una opción para guardar el BIOS actual en un archivo. Si esa opción no está disponible, compruebe si el fabricante de su placa base ofrece las versiones más antiguas (incluyendo la que usted tiene) para su descarga.
COPIA DE SEGURIDAD DE CONFIGURACIÓN DE LA BIOS (CMOS RAM) AJUSTES Una actualización del BIOS de la placa a menudo acaba con las opciones de configuración del BIOS en la memoria RAM CMOS. Por lo tanto, usted debe registrar estos valores, especialmente los más
importantes, tales como la configuración y los parámetros relacionados con el disco duro. Algunos programas de instalación de BIOS ofrecen la posibilidad de guardar y restaurar la configuración de CMOS, pero por desgracia esta capacidad no es universal. En algunos casos, el nuevo BIOS ofrece nuevos valores o cambia la posición de los datos almacenados en la memoria RAM CMOS, lo que significa una copia de seguridad y restauración, no funcionará. Aunque suena como un concepto simple, en realidad guardar los ajustes de configuración de la BIOS es algo técnicamente difícil por la cantidad, el tipo, e incluso la ubicación de la información almacenada en la NVRAM (RAM no volátil) pueden variar considerablemente de una placa a otra. Dicho esto, hay algunas posibilidades, pero por lo general no va a funcionar con todo tipo de sistemas.
ACTUALIZANDO UN FLASH BIOS Prácticamente todos los equipos construidos desde 1996 utilizan una memoria flash ROM para almacenar el BIOS. Una ROM flash es un tipo de chip EEPROM que usted puede borrar y reprogramar directamente en el sistema sin necesidad de un equipo especial. EPROM antiguos requerían de una fuente de luz ultravioleta especial y un dispositivo programador EPROM para borrar y reprogramarlos, mientras flash ROMs pueden borrar y volver a escribir sin siquiera borrarlas del sistema. En algunos sistemas, la memoria flash ROM no es un chip separado, pero puede en cambio ser incorporado en el South Brige chip. El uso del flash ROM le permite cargar la actualización en el chip flash ROM en la placa base sin quitar y reemplazar el chip. Normalmente, estas actualizaciones se descargan de la web del fabricante. Dependiendo del diseño, algunos programas de actualización requieren que usted ponga el software en un disquete de arranque o disco óptico, mientras que otros configuran el programa para que se ejecute en el siguiente inicio (antes de cargar Windows), y aún otros en realidad se ejecutan en Windows como una aplicación de Windows. Los fabricantes de placas base pueden ofrecer varias formas de actualizar el BIOS en una placa base dada, algunos pueden ejecutarse directamente desde Windows, y otros pueden necesitar ser ejecutado desde un medio extraíble de arranque como USB o disquete. Sólo tiene que utilizar uno de ellos, así que si usted tiene opciones, en la mayoría de los casos usted debe elegir el que es el más fácil de realizar. El que se elija puede depender del estado actual del sistema. Por ejemplo, si el BIOS está dañado, es posible que no tenga otra opción más que utilizar los procedimientos de recuperación de emergencia que se muestran en la siguiente sección Si el sistema que va a actualizar es uno que está construyendo por primera vez y todavía no tiene una copia de trabajo de Windows instalada en el disco duro, es posible que desee utilizar un método que funciona con otros dispositivos de inicio como una unidad óptica, unidad flash USB o una unidad de disquete. Si los archivos y programas de actualización son demasiado grandes para entrar en un disquete, debe ejecutar la actualización ya sea de una unidad óptica o una unidad flash USB. La mayoría de las actualizaciones de ROM Flash descargables encajan en cinco tipos principales: • Actualizaciones ejecutables de Windows • Actualizaciones ejecutables de configuración del BIOS • Imágenes automatizadas de dispositivos de inicio • Medios de inicio creados por el usuario • Medios de recuperación de emergencia
MOTHERBOARD CMOS RAM ADDRESSES En el sistema original de la IBM AT, un chip Motorola 146818 fue utilizado como el reloj de tiempo real (RTC) y el chip CMOS RAM. Este chip especial tenía un reloj digital simple que utiliza 14 bytes de RAM y un adicional de 50 bytes más de memoria RAM de sobra en la que se podía almacenar cualquier cosa que quisieras. Los diseñadores del IBM AT utilizan estos extras de 50 bytes para almacenar la configuración del sistema.
Sistemas de PC modernos no utilizan el chip Motorola, sino que incorporan las funciones de este chip en el chipset de la placa (South Bridge) o el súper I / O chip, o utilizan una batería especial y el módulo NVRAM de empresas como Dallas Semiconductor o Benchmarq. La figura 5.4 muestra el formato estándar de la información almacenada en el módulo de memoria RAM CMOS estándar de 64 bytes. Esta información controla la configuración del sistema y es leído y escrito por el programa de configuración del sistema.
FIGURA 5.4
PROBLEMA DE AÑO 2000 Se trata del hecho de que en algunas computadoras, en particular en las de modelos viejos, las fechas son almacenadas en tres campos de dos dígitos cada uno, lo cual impide distinguir entre las fechas del siglo XX y las del siglo XXI. Por si esto fuera poco, algunos programadores utilizaron en aquella época el 99 como un valor especial suponiendo que para 1999 ya existirían otras aplicaciones. En el campo de la tecnología de la información (TI), la crisis del año 2000 se refiere a los errores que los computadores pueden generar en cálculos basados en comparaciones de fechas con la llegada del nuevo milenio. Esto se debe a que algunos computadores y dispositivos electrónicos almacenan las fechas en campos de dos dígitos, por lo que les es imposible distinguir entre fechas del Siglo XX y fechas del Siglo XXI.
CONFIGURACIÓN DEL CMOS Debe configurar el CMOS RAM con la información acerca de las unidades de su sistema y las opciones seleccionadas por el usuario antes de poder utilizar el equipo. El programa de instalación suministrado con el sistema se utiliza para seleccionar las opciones que desee utilizar para iniciar el equipo.
HACIENDO CORRER O ACCEDIENTO AL PROGRAMA DE CONFIGURACIÓN DEL CMOS Si desea ejecutar el programa de configuración del BIOS, por lo general tiene que reiniciar y presionar una tecla especial o combinación de teclas durante el POST. Normalmente, se muestra la tecla correcta para pulsar en pantalla momentáneamente durante la POST. Si parpadea demasiado rápido para leer, intente pulsar la tecla Pausa en el teclado cuando aparezca. Esta clave congela el sistema, permitiéndole leer la pantalla. Al pulsar cualquier otra tecla (como por ejemplo la barra espaciadora) despausa el sistema y permite que el POST continúe. Los principales proveedores han estandarizado las siguientes combinaciones de teclas para acceder a la configuración del BIOS en sistemas recientes:
• • • •
AMI BIOS-Presione F1 o Del (Suprimir) durante la POST. BIOS Phoenix-Presione F1 o F2 durante el POST. Award BIOS-Presione Del (Supr o Ctrl + Alt + Esc durante el POST. Microid Investigación (MR) BIOS-Presione Esc durante el POST.
MENÚS DE CONFIGURACIÓN DEL BIOS La mayoría de los BIOS modernos ofrecen una barra de menú en la parte superior de la pantalla cuando se está en la configuración de la BIOS que controla la navegación por los distintos menús primarios. Un típico menú ofrece las opciones que se muestran en la figura 5.5.
FIGURA 5.5
MENÚ DE MANTENIMIENTO El menú de mantenimiento es un menú especial para fijar la velocidad del procesador y la limpieza de las contraseñas de configuración. Placas base más viejas usan jumpers para configurar la velocidad del bus del procesador (velocidad de la placa base) y el multiplicador del procesador. La mayoría de las nuevas placas de Intel y otras ofrecen ahora este control a través de la configuración de la BIOS en vez de mover jumpers. En el caso de Intel, un puente todavía permanece en el tablero, llamado el puente de configuración, y tiene que estar en modo Configurar para que el menú de mantenimiento que esté disponible.
MENÚ PRINCIPAL El menú de configuración estándar de la CMOS se remonta a los 286 días, cuando el programa de instalación completa BIOS consistía en un solo menú. En el menú estándar, se puede configurar el reloj del sistema y registrar los parámetros del disco y la unidad de disquete duro y el tipo de vídeo básico. Recientes BIOS tienen configuraciones más complicadas, con más menús y submenús, por lo que el menú principal a menudo es bastante escaso en comparación con los sistemas más antiguos. El menú principal en un sistema moderno reportas sistemas de información como la versión de la BIOS, el tipo y velocidad del procesador, la cantidad de memoria, y si la memoria o la caché está configurada para la funcionalidad ECC. En el menú principal también se puede ajustar la fecha y hora del sistema. La figura 5.6 muestra un típico menú principal.
FIGURA 5.6
MENÚS AVANZADOS Los menús avanzados se utilizan para configurar las funciones avanzadas que el chipset de la placa madre normalmente controla. Esta parte de la configuración de su BIOS es algo específico para el chipset en particular que utiliza la placa base. Muchos chipsets están disponibles en el mercado hoy en día, y cada uno tiene características únicas. La configuración del chipset está diseñada para que el usuario pueda personalizar estas características y controlar algunas de las opciones de chipset. La figura 5.7 muestra los menús avanzados típicos disponibles.
FIGURA 5.7
MENÚS DE SEGURIDAD La mayoría de los BIOS incluyen dos contraseñas de seguridad, llamadas las contraseñas de supervisor y de usuario. Estas contraseñas ayudan a controlar quién puede acceder al programa de configuración del BIOS y quién puede arrancar el equipo. La contraseña de supervisor es también llamada una contraseña de configuración, ya que controla el acceso al programa de configuración. La contraseña de usuario también se conoce como una contraseña del sistema, ya que controla el acceso a todo el sistema. Si una contraseña de supervisor está establecida, se visualiza una solicitud de contraseña cuando se hace un intento de entrar en los menús de configuración del BIOS. Cuando se introduce correctamente, la contraseña de supervisor permite el acceso no restringido para ver y cambiar todas las opciones de configuración del programa de instalación. Si la contraseña de supervisor no se introduce o se introduce de forma incorrecta, el acceso a la vista y las opciones de configuración de cambio en el programa de instalación está restringido. Si la contraseña del usuario se establece, la solicitud de contraseña se muestra antes de que el ordenador arranca. La contraseña debe ser introducida correctamente antes de permitir que el sistema arranque. Tenga en cuenta que si sólo la contraseña de supervisor se establece, el equipo arranca sin pedir contraseña porque la contraseña de supervisor controla el acceso sólo a los menús de configuración del BIOS. Si se establecen ambas contraseñas, la solicitud de contraseña se muestra en el arranque, y el usuario o la contraseña de supervisor se pueden introducir al arrancar el equipo. En la mayoría de los sistemas, la contraseña puede ser hasta siete u ocho caracteres de longitud.
MENÚ DE PODER La administración de energía se define como la capacidad del sistema para introducir automáticamente los modos de conservación de energía durante períodos de inactividad. Existen dos clases principales de la administración de energía, el estándar original fue llamado Advanced Power Management (APM) y fue apoyado por la mayoría de los sistemas desde los procesadores 386 y 486. Más recientemente, un nuevo tipo de gestión de energía denominado Configuración avanzada e interfaz de energía (ACPI) ha sido desarrollado y comenzó a aparecer en los sistemas durante 1998. La mayoría de los sistemas vendidos en 1998 o posterior admiten el tipo de ACPI más avanzada de administración de energía. En APM, el BIOS hace la administración de energía real, y el sistema operativo u otro software tienen poco control. Con ACPI, la administración de energía se realiza por el sistema operativo y el BIOS juntos. Esto hace que el control sea más centralizado y de más fácil acceso, y permite a las aplicaciones trabajar con la administración de energía. En lugar de utilizar las opciones de configuración del BIOS, simplemente asegúrese de que el ACPI esté habilitado en la configuración del BIOS y luego gestionar todos los ajustes de energía a través de los ajustes de configuración de energía en Windows 98 y posteriores.
MENÚ DE BOOTEO El menú de arranque se utiliza para ajustar las funciones de arranque y la secuencia de arranque (a través de los menús). Si su sistema operativo incluye un CD de arranque en Windows XP, por ejemplo-utilizar este menú para cambiar el orden de las unidades de arranque para comprobar que su CD esté antes de su disco duro. Con este menú, puede configurar qué dispositivos inicia su sistema desde y en qué orden los dispositivos están secuenciados. Desde este menú, también se puede acceder a los menús de disco duro extraíble y dispositivos, que permiten configurar el orden de estos dispositivos en la secuencia de arranque. Por ejemplo, puede configurar los discos duros para ser la primera opción de arranque y, a continuación, en el menú del disco duro, decide arrancar desde la unidad secundaria de primero y la unidad primaria de segundo. Normalmente, el valor por defecto con dos unidades es al revés.
MENÚ DE SALIDA El menú de salida se utiliza para salir del programa de instalación, guardar los cambios, cargar y guardar los valores predeterminados. La figura 5.8 muestra las selecciones típicas que se encuentran en la mayoría de los BIOS en la placa base.
FIGURA 5.8 Una vez que haya seleccionado un conjunto óptimo de valores de la configuración del BIOS, puede guardarlos mediante la opción Save Custom Defaults. Esto le permite restaurar rápidamente la configuración si se dañan o se pierden. Todos los parámetros de la BIOS se almacenan en la memoria RAM CMOS, que se alimenta de una batería conectada a la placa base.
FUNCIONES ADICIONALES DE CONFIGURACIÓN DEL BIOS Algunos sistemas tienen características adicionales en sus pantallas de configuración del BIOS, lo cual no se pueden encontrar en todos los BIOS.
PnP BIOS PnP es una tecnología diseñada para evitar problemas de configuración y proporcionar a los usuarios la capacidad de fácilmente expandirse a una PC. Con PnP, el usuario simplemente se conecta en la nueva tarjeta, y el sistema la configura automáticamente para funcionar correctamente. PnP se compone de tres componentes principales: • PnP BIOS • Los datos de configuración del sistema ampliado (ESCD) • PnP OS
ID DE DISPOSITIVOS PnP Todos los dispositivos PnP deben contener un ID de dispositivo PnP para que el sistema operativo reconozca de forma exclusiva el dispositivo para que pueda cargar el controlador de software adecuado. Cada fabricante del dispositivo es responsable de asignar el PnP ID para cada producto y su almacenamiento en el hardware. A cada fabricante de dispositivos PnP se le debe asignar uno, de tres caracteres Id. de proveedor único en la industria. A continuación, el fabricante del dispositivo es responsable de asignar un ID único al producto para cada modelo de producto. Después de que un ID se asigna a un modelo de producto, no debe ser asignado a cualquier otro modelo de producto fabricado por la misma empresa (es decir, uno que utiliza el mismo ID de proveedor).
ACPI ACPI es sinónimo de configuración avanzada e interfaz de energía, que define un método estándar para la integración de la administración de energía, así como características de configuración del sistema a través de una PC, incluyendo el hardware, sistema operativo y software de aplicación. ACPI va mucho más allá de la norma anterior, llamada Advanced Power Management (APM), que se compone principalmente de procesador, disco duro, y el control de la pantalla. ACPI controla no sólo
el poder, sino también toda la configuración de hardware PnP en todo el sistema. Con ACPI, la configuración del sistema (PnP), así como la configuración de administración de energía ya no son controladas a través de la configuración BIOS, sino que se controlan por completo dentro del sistema operativo. ACPI permite al sistema que encienda y apague los periféricos automáticamente (tales como las unidades ópticas, tarjetas de red, discos duros e impresoras), así como los dispositivos externos conectados al ordenador (como los DVR, televisores, teléfonos y equipos de sonido). Tecnología ACPI también permite periféricos para encender o activar el PC. Por ejemplo, un DVR puede encender el PC, que a su vez podría activar una gran pantalla de televisión y un sistema de sonido de alta fidelidad.
Capítulo 6:MEMORIA FUNDAMENTOS DE MEMORIA La memoria es el espacio de trabajo para el procesador. Se trata de un área de almacenamiento temporal donde los programas y datos que son operados por el procesador deben residir. El almacenamiento de memoria se considera temporal ya que los datos y programas permanecen allí sólo el tiempo que el equipo recibe alimentación eléctrica o no se restablece. Antes de que el equipo se apague o se reinicia, cualquier dato que se ha cambiado en la memoria debe ser guardado en un dispositivo de almacenamiento más permanente (por lo general un disco duro) por lo que se pueden recargar en la memoria en el futuro. La memoria a menudo se denomina RAM, memoria de acceso aleatorio. La memoria principal se llama RAM porque aleatoriamente puede acceder a cualquier ubicación. Esta designación es un poco engañosa, ya que a menudo se mal interpreta. Memoria de sólo lectura (ROM), por ejemplo, también es accesible aleatoriamente, sin embargo, por lo general se diferencia de la RAM del sistema, ya que mantiene los datos sin energía y normalmente no pueden ser escritos.
ROM La memoria de solo lectura, conocida también como ROM (acrónimo en inglés de read-only memory), es un medio de almacenamiento utilizado en ordenadores y dispositivos electrónicos, que permite sólo la lectura de la información y no su escritura, independientemente de la presencia o no de una fuente de energía. Como la ROM no puede ser modificada (al menos en la antigua versión de máscara), solo resulta apropiada para almacenar datos que no necesiten ser modificados durante la vida de este dispositivo. Con este fin, la ROM se ha utilizado en muchos ordenadores para guardar tablas de consulta, utilizadas para la evaluación de funciones matemáticas y lógicas. Esto era especialmente eficiente cuando la unidad central de procesamiento era lenta y la ROM era barata en comparación con la RAM. De hecho, una razón de que todavía se utilice la memoria ROM para almacenar datos es la velocidad, ya que los discos siguen siendo más lentos. Y lo que es aún más importante, no se puede leer un programa que es necesario para ejecutar un disco desde el propio disco. Por lo tanto, la BIOS, o el sistema de arranque oportuno del PC normalmente se encuentran en una memoria ROM. No obstante, el uso de la ROM para almacenar grandes cantidades de datos ha ido desapareciendo casi completamente en los ordenadores de propósito general, mientras que la memoria Flash ha ido ocupando este puesto.
DRAM DRAM (Dynamic Random Access Memory) es un tipo de tecnología de memoria RAM. La memoria dinámica de acceso aleatorio se usa principalmente en los módulos de memoria RAM y en otros dispositivos, como memoria principal del sistema. Se denomina dinámica, ya que para mantener almacenado un dato, se requiere revisar el mismo y recargarlo, cada cierto período, en un ciclo de
refresco. Su principal ventaja es la posibilidad de construir memorias con una gran densidad de posiciones y que todavía funcionen a una velocidad alta: en la actualidad se fabrican integrados con millones de posiciones y velocidades de acceso medidos en millones de bit por segundo. Es una memoria volátil, es decir cuando no hay alimentación eléctrica, la memoria no guarda la información. Inventada a finales de los sesenta, es una de las memorias más usadas en la actualidad.
SRAM Static Random Access Memory (SRAM), o Memoria Estática de Acceso Aleatorio es un tipo de memoria basada en semiconductores que a diferencia de la memoria DRAM, es capaz de mantener los datos, mientras esté alimentada, sin necesidad de circuito de refresco. Sin embargo, sí son memorias volátiles, es decir que pierden la información si se les interrumpe la alimentación eléctrica. Una memoria SRAM tiene tres estados distintos de operación: standby, en el cual el circuito está en reposo, reading o en fase de lectura, durante el cual los datos son leídos desde la memoria, y writing o en fase de escritura, durante el cual se actualizan los datos almacenados en la memoria. Reposo Si el bus de control (WL) no está activado, los transistores de acceso M5 y M6 desconectan la celda de los buses de datos. Los dos biestables formados por M1 – M4 mantendrán los datos almacenados, en tanto dure la alimentación eléctrica. Lectura Se asume que el contenido de la memoria es 1, y está almacenado en Q. El ciclo de lectura comienza cargando los buses de datos con el 1 lógico, y luego activa WL y los transistores de control. A continuación, los valores almacenados en Q y Q se transfieren a los buses de datos, dejando BL en su valor previo, y ajustando BL a través de M1 y M5 al 0 lógico. En el caso que el dato contenido en la memoria fuera 0, se produce el efecto contrario: BL será ajustado a 1 y BL a 0. Escritura El ciclo de escritura se inicia aplicando el valor a escribir en el bus de datos. Si se trata de escribir un 0, se ajusta BL a 1 y BL a 0, mientras que para un 1, basta con invertir los valores de los buses. Una vez hecho esto, se activa el bus WL, y el dato queda almacenado.
ESTÁNDARES DE MEMORIA Para que la memoria sea lo barato e intercambiable posible se han desarrollado las especificaciones estándar de la industria, tanto para los chips y módulos. El Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC) Asociación de Tecnología de Estados Sólidos crea la mayoría de los diseños de chips de memoria y módulos estándar de la industria.
VELOCIDAD Y RENDIMIENTO Los problemas de velocidad y rendimiento con la memoria son confusos para algunas personas debido a todas las diferentes formas de expresar las velocidades de memoria y procesadores. La velocidad de memoria se expresó originalmente en nanosegundos (ns), mientras que las velocidades de las nuevas formas de la memoria se expresan normalmente en mega Hertz (MHz) y megabytes por segundo (MBps). La velocidad del procesador se expresó originalmente en mega Hertz (MHz), mientras que la mayoría de las actuales velocidades de procesador se expresan en giga Hertz (GHz). Aunque todas estas unidades de velocidad diferentes pueden parecer confusas, es relativamente fácil de traducir de una a la otra. Velocidades de memoria a menudo se han expresado en términos de sus tiempos de ciclo (o el tiempo que le toma a un ciclo), mientras que las velocidades del procesador casi siempre se han expresado en términos de su velocidad de ciclo (número de ciclos por segundo). Tiempo de ciclo y la velocidad del ciclo son en realidad sólo diferentes maneras de decir la misma cosa, es decir, se puede citar a velocidades de chips en ciclos por segundo o segundos por ciclo, y significa lo mismo. En la figura 6.1 se enumeran los tipos primarios y los niveles de rendimiento de la memoria del PC.
FIGURA 6.1
FAST PAGE MODE RAM Inspirado en técnicas como el "Burst Mode" usado en procesadores como el Intel 486, se implantó un modo direccionamiento en el que el controlador de memoria envía una sola dirección y recibe a cambio esa y varias consecutivas sin necesidad de generar todas las direcciones. Esto supone un ahorro de tiempos ya que ciertas operaciones son repetitivas cuando se desea acceder a muchas posiciones consecutivas. Funciona como si deseáramos visitar todas las casas en una calle: después de la primera vez no sería necesario decir el número de la calle únicamente seguir la misma. Se fabricaban con tiempos de acceso de 70 ó 60 ns y fueron muy populares en sistemas basados en el 486 y los primeros Pentium.
EXTENDED DATA OUTPUT RAM Lanzada en 1995 y con tiempos de accesos de 40 o 30 ns suponía una mejora sobre su antecesora la FPM. La EDO, también es capaz de enviar direcciones contiguas pero direcciona la columna que va utilizar mientras que se lee la información de la columna anterior, dando como resultado una eliminación de estados de espera, manteniendo activo el búffer de salida hasta que comienza el próximo ciclo de lectura.
SDRAM Memoria síncrona, con tiempos de acceso de entre 25 y 10 ns y que se presentan en módulos DIMM de 168 contactos. Fue utilizada en los Pentium II y en los Pentium III, así como en los AMD K6, AMD Athlon K7 y Duron. Está muy extendida la creencia de que se llama SDRAM a secas, y que la denominación SDR SDRAM es para diferenciarla de la memoria DDR, pero no es así, simplemente se extendió muy rápido la denominación incorrecta. El nombre correcto es SDR SDRAM ya que ambas (tanto la SDR como la DDR) son memorias síncronas dinámicas. Los tipos disponibles son: • PC66: SDR SDRAM, funciona a un máx de 66,6 MHz. • PC100: SDR SDRAM, funciona a un máx de 100 MHz. • PC133: SDR SDRAM, funciona a un máx de 133,3 MHz.
DDR SDRAM Memoria síncrona, envía los datos dos veces por cada ciclo de reloj. De este modo trabaja al doble de velocidad del bus del sistema, sin necesidad de aumentar la frecuencia de reloj. Se presenta en módulos DIMM de 184 contactos en el caso de ordenador de escritorio y en módulos de 144 contactos para los ordenadores portátiles. Los tipos disponibles son: • PC1600 o DDR 200: funciona a un máx de 200 MHz. • PC2100 o DDR 266: funciona a un máx de 266,6 MHz. • PC2700 o DDR 333: funciona a un máx de 333,3 MHz. • PC3200 o DDR 400: funciona a un máx de 400 MHz. • PC4500 o DRR 500: funciona a una máx de 500 MHz.
DDR2 SDRAM Las memorias DDR 2 son una mejora de las memorias DDR (Double Data Rate), que permiten que los búferes de entrada/salida trabajen al doble de la frecuencia del núcleo, permitiendo que durante cada ciclo de reloj se realicen cuatro transferencias. Se presentan en módulos DIMM de 240 contactos. Los tipos disponibles son: • PC2-4200 o DDR2-533: funciona a un máx de 533,3 MHz. • PC2-5300 o DDR2-667: funciona a un máx de 666,6 MHz. • PC2-6400 o DDR2-800: funciona a un máx de 800 MHz. • PC2-8600 o DDR2-1066: funciona a un máx de 1066,6 MHz. • PC2-9000 o DDR2-1200: funciona a un máx de 1200 MHz.
DDR3 SDRAM Las memorias DDR 3 son una mejora de las memorias DDR 2, proporcionan significantes mejoras en el rendimiento en niveles de bajo voltaje, lo que lleva consigo una disminución del gasto global de consumo. Los módulos DIMM DDR 3 tienen 240 pines, el mismo número que DDR 2; sin embargo, los DIMMs son físicamente incompatibles, debido a una ubicación diferente de la muesca. Los tipos disponibles son: • PC3-6400 o DDR3-800: funciona a un máx de 800 MHz. • PC3-8500 o DDR3-1066: funciona a un máx de 1066,6 MHz. • PC3-10600 o DDR3-1333: funciona a un máx de 1333,3 MHz. • PC3-12800 o DDR3-1600: funciona a un máx de 1600 MHz. • PC3-14900 o DDR3-1866: funciona a un máx de 1866,6 MHz. • PC3-17000 o DDR3-2133: funciona a un máx de 2133,3 MHz. • PC3-19200 o DDR3-2400: funciona a un máx de 2400 MHz. • PC3-21300 o DDR3-2666: funciona a un máx de 2666,6 MHz.
RDRAM Se presentan en módulos RIMM de 184 contactos. Fue utilizada en los Pentium IV. Era la memoria más rápida en su tiempo, pero por su elevado costo fue rápidamente cambiada por la económica DDR. Los tipos disponibles son: • PC600: RIMM RDRAM, funciona a un máximo de 300 MHz. • PC700: RIMM RDRAM, funciona a un máximo de 356 MHz. • PC800: RIMM RDRAM, funciona a un máximo de 400 MHz. • PC1066: RIMM RDRAM, funciona a un máximo de 533 MHz.
MÓDULOS DE MEMORIA Los módulos de memoria RAM son tarjetas de circuito impreso que tienen soldados integrados de memoria DRAM por una o ambas caras. La implementación DRAM se basa en una topología de
Circuito eléctrico que permite alcanzar densidades altas de memoria por cantidad de transistores, logrando integrados de cientos o miles de megabits. Además de DRAM, los módulos poseen un integrado que permiten la identificación de los mismos ante el computador por medio del protocolo de comunicación SPD. La conexión con los demás componentes se realiza por medio de un área de pines en uno de los filos del circuito impreso, que permiten que el módulo al ser instalado en un zócalo apropiado de la placa base, tenga buen contacto eléctrico con los controladores de memoria y las fuentes de alimentación. Los primeros módulos comerciales de memoria eran SIPP de formato propietario, es decir no había un estándar entre distintas marcas. Otros módulos propietarios bastante conocidos fueron los RIMM, ideados por la empresa RAMBUS. La necesidad de hacer intercambiable los módulos y de utilizar integrados de distintos fabricantes condujo al establecimiento de estándares de la industria como los JEDEC. • Módulos SIMM: Formato usado en computadores antiguos. Tenían un bus de datos de 16 ó 32 bits • Módulos DIMM: Usado en computadores de escritorio. Se caracterizan por tener un bus de datos de 64 bits. • Módulos SO-DIMM: Usado en computadores portátiles. Formato miniaturizado de DIMM.
MÓDULOS REGISTRADOS SDRAM DDR3 a través de módulos están disponibles en versiones sin búfer y registrados. La mayoría de las placas madre de PC están diseñadas para utilizar módulos sin búfer, que permiten a las señales del controlador de memoria pasar directamente a los chips de memoria en el módulo sin interferencias. Esto no sólo es el diseño más barato, pero también el más rápido y más eficiente. El único inconveniente es que el diseñador de la placa base debe poner límites a la cantidad de módulos se puede instalar en el tablero, y podría limitar el número de chips que pueden estar en un módulo. Los llamados módulos de doble cara que realmente tienen varios bancos de chips a bordo pueden ser restringidos en algunos sistemas en ciertas combinaciones.
DETALLES SIMM Algunos de los factores a tener en cuenta a la hora de instalar la memoria en un sistema que utiliza SIMM incluyen: • Cómo los diferentes tipos de módulos SIMM se identifican (detectar presencia de pines) • Diferencias entre módulos SIMM genéricas y específicas de IBM • Problemas de compatibilidad cuando se mezcle módulos y contactos de oro y estaño.
DETALLES SDR DIMM SDR DIMMs utilizan un tipo completamente diferente para detectar la presencia que los SIMM, llamado Serial Presence Detect (SPD). Consiste en una pequeña EEPROM o chip de memoria flash en el DIMM que contiene datos con formato especial que indican las características del DIMM. Estos datos en serie se pueden leer a través de los pines de datos seriales en el DIMM, y permite a la placa base configurar automáticamente el tipo exacto de DIMM instalado. Los módulos DIMM pueden venir en diferentes variedades, incluyendo con o sin búfer y cuentan con 3,3 V y 5V. Módulos DIMM con búfer tienen chips de amortiguamiento adicionales sobre ellos para interactuar con la placa base. Desafortunadamente, estos chips de amortiguamiento vuelven más lento el DIMM y no son eficaces a velocidades más altas. Por esta razón, la mayoría de los sistemas de PC (aquellos que no utilizan módulos DIMM registrados) utilizan módulos DIMM sin búfer. El voltaje es de diseños simples-DIMM para PCs son casi universalmente 3.3V. Si instala un 5V DIMM en un enchufe de 3,3 V, se vería perjudicada, pero introduciendo en el zócalo ahí, la DIMM lo previene.
DETALLES DDR DIMM Los módulos DDR DIMM también utilizan dos muescas en cada lado para permitir la compatibilidad con las dos tomas de bajo y de alto perfil enclavadas. Tenga en cuenta que la posición de la llave está desplazado con respecto al centro del DIMM para prevenir la inserción hacia atrás en la toma de corriente. La muesca de llave se coloca a la izquierda, centrado o a la derecha de la zona entre los pins 52 y 53. Esto indica la tensión de E / S para el módulo DIMM DDR y evita la instalación de un tipo erróneo a un enchufe que pueda dañar el DIMM.
DETALLES DDR2 DIMM Los módulos DIMM DDR2 de 240 pines utilizan dos muescas en cada lado para permitir la compatibilidad con las dos tomas de bajo y de alto perfil enclavadas. La clave conector está desplazado con respecto al centro del DIMM para evitar la inserción hacia atrás en la toma de corriente. La muesca de llave se coloca en el centro de la zona entre los pins 64 y 65 en la parte frontal (184/185 en la parte posterior), y no hay ninguna manipulación de tensión porque todos DIMM DDR2 se ejecutan en 1.8V.
DETALLES DDR3 DIMM Los módulos DIMM DDR3 de 240 pines utilizan dos muescas en cada lado para permitir la compatibilidad con las dos tomas de bajo y de alto perfil enclavadas. La clave del conector está desplazado con respecto al centro del DIMM para evitar la inserción hacia atrás en la toma de corriente. La muesca de llave se coloca en el centro de la zona entre los pins 48 y 49 en la parte frontal (168/169 en la parte posterior), y no hay ninguna manipulación de tensión porque todos DIMMs DDR3 se ejecutan en 1.5V.
DETERMINAR EL TAMAÑO Y LAS CARACTERÍSTICAS DE UN MÓDULO DE MEMORIA La mayoría de los módulos de memoria están etiquetados con una etiqueta que indica el tipo de módulo, régimen de velocidad, y el fabricante. Si usted está tratando de determinar si la de memoria existente se puede utilizar en un equipo nuevo, o si necesita reemplazar la memoria en un ordenador existente, esta información puede ser esencial. Sin embargo, si tiene módulos de memoria que no están etiquetados, todavía puede determinar el tipo de módulo, la velocidad y la capacidad si los chips de memoria en el módulo están claramente identificados. Por ejemplo, suponga que tiene un módulo de memoria con chips etiquetados de la siguiente manera: MT46V64M8TG-75 Mediante el uso de un buscador de Internet, como Google e introduciendo el número de uno de los chips de memoria, generalmente se puede encontrar la hoja de datos de los chips de memoria.
BANCOS DE MEMORIA Los chips de memoria (DIP, SIMM, SIPPs y DIMM) se organizan en bancos en las placas base y tarjetas de memoria. Usted debe saber la disposición del banco de la memoria y de la posición en la placa base y tarjetas de memoria. Usted necesita saber la disposición del banco al añadir memoria al sistema. Además, los diagnósticos de memoria informan errores de ubicación por direcciones de byte y de bit, y usted debe utilizar estos números para localizar qué banco en el sistema contiene el problema. Los bancos por lo general corresponden a la capacidad del bus de datos del microprocesador del sistema. La figura 6.2 muestra las anchuras de los bancos individuales basadas en el tipo de PC.
FIGURA 6.2
VELOCIDAD DEL MÓDULO DE MEMORIA Al reemplazar un módulo de memoria fallado o instalar un nuevo módulo como una actualización, normalmente se debe instalar un módulo del mismo tipo y velocidad que los otros en el sistema. Puede sustituir un módulo con una velocidad diferente (más rápido), pero sólo si la velocidad del módulo de reemplazo es igual o mayor que la de los otros módulos del sistema. Algunas personas han tenido problemas al "mezclar" módulos de diferentes velocidades. Con la variedad de placas base, chipsets, y los tipos de memoria, existen algunas reglas acorazadas. En caso de duda en cuanto a qué módulo de revoluciones instalar en su sistema, consulte la documentación de la placa base para obtener más información.
PARIDAD Y ECC ¿Cómo se puede hacer frente a los errores que tienen las computadoras? La mejor manera de lidiar con este problema es aumentar la tolerancia a fallos del sistema. Esto significa que la aplicación de las formas de detectar y posiblemente corregir errores en los sistemas de PC. Tres niveles básicos y las técnicas se utilizan para la tolerancia a fallos en los ordenadores modernos: • Sin paridad • Paridad • ECC Sistemas sin paridad no tienen tolerancia a fallos. La única razón por la que se utilizan es porque tienen el costo inherente más bajo. No es necesario tener memoria adicional, como es el caso de la paridad o técnicas ECC. Debido a que un byte de datos de tipo de paridad tiene 9 bits frente a 8 para uno sin paridad, el costo de la memoria es de aproximadamente un 12,5% superior. Además, el controlador de memoria sin paridad se simplifica, ya que no necesita de las puertas lógicas para calcular la paridad o bits de comprobación de ECC. Los sistemas portátiles que tienen un especial interés en poder minimizar podrían beneficiarse de la reducción de la capacidad de memoria como resultado de un menor número de chips de DRAM. Por último, el bus de datos del sistema de memoria es más estrecho, lo que reduce el número de búferes de datos. La probabilidad estadística de fallos de memoria en una computadora de escritorio de oficina moderna se estima ahora en alrededor de un error cada pocos meses. Los errores serán más o menos frecuentes dependiendo de la cantidad de memoria que tiene.
COMPROBACIÓN DE LA PARIDAD Un conjunto estándar de IBM para la industria es que los chips de memoria en un banco de nueve cada uno manejen 1 bit de datos: 8 bits por carácter, además de 1 bit extra llamado el bit de paridad. El bit de paridad permite circuitos de control de memoria para vigilar a los otros 8 bits incorporado un control cruzado de la integridad de cada byte en el sistema. La memoria con paridad resultó un aumento en el costo inicial del sistema, sobre todo debido a los bits de memoria adicionales que ello implica. La paridad no puede corregir errores del sistema, pero debido a que la paridad puede detectar errores, puede hacer que el usuario esté consciente de los errores de memoria cuando se producen. Desde entonces, Intel y otros fabricantes de chips han puesto soporte para memoria ECC en muchos chipsets (especialmente en sus modelos de gama más alta). Los chipsets de gama baja, sin embargo, por lo general carecen de apoyo, ya sea para la paridad o ECC. Si más fiabilidad es importante para usted, asegúrese de que los sistemas que usted compra tengan soporte ECC.
CÓMO FUNCIONA LA COMPROBACIÓN DE PARIDAD IBM estableció originalmente la norma de paridad impar para la comprobación de errores. La siguiente explicación podría ayudarle a entender lo que significa la paridad impar. Como los 8 bits individuales de un byte se almacenan en la memoria, un generador de paridad / corrector, que puede ser parte de la CPU o estar situado en un chip especial en la placa base, evalúa los bits de datos sumando el número de 1s en el byte. Si se encuentra un número par de 1s, la paridad generadora/verificadora crea un 1 y lo almacena como el noveno bit (bit de paridad) en el chip de memoria de paridad. Eso hace que la suma de todos los 9 bits (incluyendo el bit de paridad) un número impar. Si la suma original de los bits de datos 8 es un número impar, el bit de paridad creado sería un 0, manteniendo la suma de todos los 9 bits de un número impar. La regla básica es que el valor del bit de paridad siempre se elige de manera que la suma de los 9 bits (8 bits de datos y 1 bit de paridad) se almacena como un número impar. Si el sistema utiliza paridad par, el ejemplo sería el mismo, excepto el bit de paridad se crearía para asegurar una suma par. No importa si se utiliza paridad impar o par; el sistema utiliza una o la otra, y es completamente transparente para los chips de memoria implicadas. Recuerde que los 8 bits de datos en un byte se numeran 0 1 2 3 4 5 6 7.
ECC Error-correcting code (ECC) se refiere a códigos de autochequeo y autocorrectores. Para garantizar la integridad de los datos, el hecho de añadir un único bit de paridad no siempre resulta suficiente para datos que se mueven constantemente de un lado para otro, especialmente en el caso de transmisión de datos a largas distancias, donde las señales transmitidas están expuestas a interferencias eléctricas (p.e. en una red de ordenadores, donde los datos viajan de una computadora a otra que puede estar, incluso, en otro país). Este problema ha conducido al desarrollo de códigos que detectan más de un error e incluso corrigen los errores que encuentran.
ACTUALIZACIONES DE RAM La adición de memoria a un sistema es una de las mejoras más útiles que se pueden realizar y también uno de las menos caras, sobre todo si tenemos en cuenta el aumento de rendimiento de Windows, Linux y sus aplicaciones cuando se les da acceso a más memoria. En algunos casos, la duplicación de la memoria prácticamente puede duplicar la velocidad de un ordenador. Pero no siempre es lo mejor, porque la adición de memoria que usted realmente no necesita va a costarle dinero, y usted ganará muy poco o nada en la velocidad. La mejor filosofía de tomar al agregar RAM a una computadora es que "más es mejor, hasta cierto punto. " Si ejecuta Windows XP, debe especificar un mínimo de 256 MB, 512 MB y preferiblemente a 1 GB o más, dependiendo del chipset, procesador, y especialmente las aplicaciones que desea ejecutar. Si ejecuta 32 bits de Windows 7 o Vista, el mínimo absoluto debe ser de 512 MB de acuerdo con Microsoft, pero
recomiendo un mínimo de 1 GB, con 2 GB a 3 GB prefiere. 64 - bit versiones de Windows 7 y Windows Vista tienen un mínimo de 2 GB, pero se comportan mejor con 4 GB o más de memoria.
OPCIONES Y ESTRATEGIAS DE MEJORA La adición de memoria puede ser una solución de bajo costo, el costo de la memoria convencional es extremadamente bajo, y la adición de más memoria puede dar el rendimiento del equipo un gran impulso. ¿Cómo agregar memoria a su PC? Usted tiene dos opciones, en orden de conveniencia y costo: ■ Adición de memoria en las ranuras vacías de la placa base ■ Sustitución de la memoria de la placa base actual con la memoria de mayor capacidad Si decide actualizar a un sistema informático más potente o placa base, por lo general, no se puede rescatar la memoria de su sistema anterior. La mayoría de las veces lo mejor es planear en el equipamiento de una nueva placa con el tipo óptimo de memoria que soporta.
COMPRANDO MEMORIA Al comprar la memoria, se deben tener en cuenta ciertas cuestiones. Algunas están relacionadas con la fabricación y la distribución de la memoria, mientras que otros dependen del tipo de memoria que está comprando. • Proveedores. Muchas empresas venden la memoria, pero sólo unas pocas empresas realmente hacen memoria. Además, sólo unas pocas compañías fabrican los chips de memoria, pero muchas más empresas hacen módulos de memoria, como SIMM, los DIMM y RIMM. La mayoría de las compañías que fabrican los chips reales RAM también hacen módulos que contienen sus propios chips. Otras empresas, sin embargo, estrictamente hacen módulos; estas empresas compran los chips de memoria de varios fabricantes de chips y luego producen módulos con estos chips. Por último, algunas empresas no hacen bien ya sea los chips o los módulos. En cambio, ellos compran módulos hechos por otras empresas y reetiquetan los suyos. • Consideraciones al comprar memorias DIMM. Cuando usted está comprando memorias DIMM, aquí están las principales cosas a tener en cuenta: ■ ¿Necesita versiones SDR, DDR, DDR2, DDR3 o? ■ ¿Necesita ECC o no ECC? ■ ¿Necesita versiones (sin búfer) o registradas estándar? ■ ¿Qué grado de velocidad se puede pedir? ■ ¿Necesita una latencia CAS específico? • Consideraciones al comprar memorias obsoletas. La mayoría de los sistemas Pentium después de 1995 utilizan EDO SIMM que eran no-ECC y clasificado para el tiempo de acceso 60ns. Si su sistema es más antiguo que eso, es posible que tenga memoria FPM lugar de EDO. Los tipos FPM y EDO son intercambiables en muchos sistemas, pero algunos sistemas viejos no aceptan el tipo EDO. Algunos sistemas Pentium 4 utilizan RIMM, que están disponibles en versiones de 184 pines y 232 pines. A pesar de que parecen ser del mismo tamaño, que no son intercambiables. Si el sistema es compatible con ECC, puede que tenga (o quiere) versiones de ECC. Usted puede mezclar módulos ECC y no ECC, pero en ese caso los valores predeterminados del sistema en modo no ECC.
SUSTITUIR MÓDULOS POR VERSIONES DE MAYOR CAPACIDAD Si están ocupadas todas las ranuras de módulos de memoria en la placa base, su mejor opción es quitar un banco existente de la memoria y sustituirla por módulos de mayor capacidad. Sin embargo, sólo porque los módulos de mayor capacidad están disponibles para conectar a la placa base, no asuma que automáticamente la memoria de mayor capacidad funcionará. El chipset, BIOS y sistema operativo de su sistema limita la capacidad de la memoria que puede utilizar. Consulte la documentación del sistema o placa base para ver qué módulos de tamaño trabajan con él antes de
la compra de la nueva RAM. Usted debe asegurarse de que tiene la última BIOS para la placa base al instalar nueva memoria.
INSTALANDO MÓDULOS DE MEMORIA Al instalar o extraer memorias, es más probable encontrar los siguientes problemas: • La descarga electrostática • Módulos asentados incorrectamente • Ajustes de configuración de memoria incorrectos en la configuración de la BIOS Para evitar descargas electrostáticas (ESD) al instalar chips de memoria sensibles o tableros, usted no debe usar ropa de fibra sintética o zapatos de suela de cuero ya que estos promueven la generación de cargas estáticas. Quite cualquier carga estática que usted está llevando tocando el chasis del sistema antes de empezar, o mejor aún, llevar una buena cinta de tierra comercial en la muñeca. Usted puede pedir una en cualquier tienda de partes electrónicas. Una correa de conexión a tierra consiste de una pulsera conductora conectada a tierra en el otro extremo a través de una resistencia de 1-meg ohm por un alambre recortado al chasis del sistema. Asegúrese de que el sistema que se está trabajando está desenchufado.
SOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE LA MEMORIA Problemas memoria pueden ser difíciles de solucionar. Por un lado, la memoria del ordenador es todavía un misterio para la gente, ya que es una especie de cosa "virtual" que puede ser difícil de entender. La otra dificultad es que los problemas de memoria pueden ser intermitentes y a menudo lucen como problemas con otras áreas del sistema, incluso software. Esta sección muestra los pasos de solución de problemas simples que puede realizar si usted sospecha que tiene un problema de memoria. Para solucionar los problemas de memoria, primero necesita algunos programas de pruebas memoria-diagnóstico. Ya tiene varios y puede ser que no lo sepa. Cada BIOS de la placa tiene una memoria de diagnóstico en el post que se ejecuta la primera vez que enciende el sistema. En la mayoría de los casos, también recibirá un diagnóstico de memoria en un disco de utilidad que se incluye con el sistema. Muchos programas de diagnóstico comerciales están en el mercado, y casi todos ellos incluyen pruebas de memoria. Después de que su sistema operativo está en funcionamiento, todavía pueden producirse errores de memoria, por lo general identificada por los mensajes de error que puede recibir. Éstos son los más comunes: • Errores de la paridad. La circuitería de paridad de comprobación en la placa base ha detectado un cambio en la memoria ya que los datos se almacenan en un principio. • Protección de fallas general o global. Un error de propósito general que indica que un programa ha sido dañado en la memoria, por lo general resulta en la terminación inmediata de la aplicación. Esto también puede ser causado por buggy o programas defectuosos. • Errores de excepción fatal. Los códigos de error devueltos por un programa cuando se ha encontrado una instrucción ilegal, se ha accedido a los datos o el código no válido, o el nivel de privilegio de una operación no es válido. • Error al dividir. Un error de propósito general que indica que una división por 0 se intentó o el resultado de una operación no cabe en el registro de destino. La figura 6.3 proporciona un procedimiento para ayudar al paso por el proceso rápidamente.
FIGURA 6.3
PROCEDIMIENTO DE DEFECTOS DE AISLAMIENTO DE MEMORIA Para utilizar estos pasos, estoy asumiendo que usted ha identificado un problema de memoria real que el POST o diagnósticos de memoria basado en disco han sido informado. Si este es el caso, consulte la figura 6.4 para las medidas para identificar o aislamiento del módulo que está causando el problema.
FIGURA 6.4
SISTEMA DE DISEÑO DE MEMORIA LÓGICA La PC original tenía un total de 1 MB de memoria direccionable, y los 384KB de arriba estaban reservados para uso del sistema. La colocación de este espacio reservado en la parte superior (entre 640KB y 1024 KB, en lugar de en la parte inferior, entre 0KB y 640KB) dio lugar a lo que se denomina la barrera de la memoria convencional. Las presiones constantes sobre el sistema y los fabricantes de periféricos para mantener la compatibilidad por no romper con el esquema de memoria original de la primera PC han dado lugar a una estructura de memoria del sistema que es un desastre. Casi dos décadas después de la introducción de la primera PC, incluso los más nuevos sistemas están limitados en muchos aspectos importantes por el mapa de la memoria de los primeros ordenadores. Cuando Intel lanzó el primer procesador de 32 bits en 1985 (el 386DX), la arquitectura de la memoria del sistema cambió radicalmente. Ahora había líneas de dirección suficiente para el procesador para utilizar 4 GB de memoria, pero esto era accesible sólo en modo protegido de 32 bits, en el que sólo instrucciones de 32 bits o el código podría funcionar. Desgraciadamente, se tardó 10 años en la industria de la transición de 16 bits a 32 bits los sistemas operativos y las aplicaciones. Desde una perspectiva de instrucciones de software, todos los procesadores de 32 bits desde el 386 son en realidad versiones más rápidas de la misma. Cuando se carga un sistema operativo de 32 bits, como Windows, el procesador pasa a modo protegido de 32 bits al principio de la secuencia de carga. Entonces, los controladores de 32 bits para todo el hardware se pueden cargar, y el resto del sistema operativo se puede cargar. En el modo protegido de 32 bits, los sistemas operativos y las aplicaciones pueden acceder a toda la memoria del sistema de hasta 4 GB. Del mismo modo, en un sistema operativo de 64 bits, el sistema
cambia al modo protegido de 64 bits al inicio del proceso de arranque y carga los controladores de 64 bits, seguido por el resto del sistema operativo. La figura 6.5 muestra el mapa de memoria de un sistema moderno utilizando un chipset G45 de Intel, que admite un máximo de 16 GB de RAM. Para un sistema operativo de 32 bits, la línea denominada "Top of utilizable DRAM (32-bit OS)" es en 4096 MB. Tenga en cuenta que el rango de memoria PCI, FLASH, APIC (Advanced Programmable Interrupt Controller) y áreas reservadas ocupan un total de 770MB de la memoria por debajo de 4 GB. También puede ver el 384K (0.375MB) de memoria por debajo de 1 MB que es también utilizado por el sistema. Esto significa que si está ejecutando un sistema operativo de 32 bits, incluso si usted tiene 4 GB de memoria RAM instalada, la cantidad utilizable por el sistema operativo sería 4096 MB - 770MB - 0.375MB, que es 3,325.625 MB (o aproximadamente 3.24GB, redondeado a la baja).
FIGURA 6.5
Capítulo 7: INTERFAZ ATA/IDE UN REPASO A LA INTERFAZ IDE La interfaz que conecta las unidades de disco a un PC por lo general se llama IDE (Integrated Drive Electronics), sin embargo, el nombre oficial de esta interfaz es ATA (AT Attachment). La designación ATA se refiere al hecho de que esta interfaz se diseñó originalmente para conectar una unidad combinada y el controlador directamente al bus de 16 bits que se encuentra en la añada IBM PC -AT 1984 (Advanced Technology) y ordenadores compatibles. El bus AT es también conocido como el bus ISA (Industry Standard Architecture). Aunque ATA es el nombre oficial de la interfaz, el IDE es un término de marketing originada por algunos de los fabricantes de unidades para describir la
combinación de accionamiento/controlador utilizado en las unidades con la interfaz ATA. Integrated Drive Electronics se refiere al hecho de que el sistema electrónico de interfaz o controladora está integrada en la unidad y no es un tablero separado, al igual que con interfaces de disco anteriores. Aunque el nombre correcto para la interfaz IDE en particular que más comúnmente usamos es ATA, muchos persisten en el uso de la denominación IDE hoy. Si usted está siendo exigente, se podría decir que el IDE se refiere genéricamente a cualquier interfaz de la unidad en la que el controlador está integrado en la unidad, mientras que ATA se refiere a la implementación específica del IDE que se utiliza en la mayoría de los PC.
PREDECESORES AL IDE Varios tipos de interfaces de disco duro se han utilizado para los discos duros de PC en los últimos años, como se muestra en la figura 7.1. Con el paso del tiempo, el número de opciones ha aumentado, sin embargo, muchos de los estándares de interfaz de más edad son obsoletos y ya no es viable en los sistemas más nuevos.
FIGURA 7.1
ORÍGENES DEL IDE Cualquier unidad con un controlador integrado que se podría llamar una unidad IDE, aunque normalmente cuando decimos IDE, queremos decir la versión específica del IDE llamado ATA. No importa cómo lo llames, la combinación de la unidad y el controlador simplifica enormemente la instalación porque no hay cables de alimentación o de señales independientes que se ejecutan desde el controlador de la unidad. También, cuando el controlador y la unidad se ensamblan como una unidad, el número de componentes totales se reduce, rutas de señal son más cortas, y las conexiones eléctricas son más resistentes al ruido. Esto resulta en un diseño más fiable y menos costoso que es posible cuando un controlador separado, conectado a la unidad por cables, se utiliza. Las primeras unidades IDE fueron llamados hardcards y no eran más que los discos duros y controladores atornilladas directamente entre sí y conectados a una ranura como una sola unidad. Empresas como la División de Desarrollo Plus de Quantum tomaron pequeñas 3 1/2-inch unidades (ya sea ST-506/412 o ESDI) y los conectaros directamente a un controlador estándar. El ensamblaje de unidad/controlador entonces se enchufa en una ranura de bus ISA como si fuera una tarjeta normal de controlador de disco. Por desgracia, el montaje de un disco duro vibrante y pesado en una ranura de expansión con nada más que un solo tornillo para mantenerlo en su lugar dejaba mucho que desear, por no mencionar la interferencia física con tarjetas adyacentes, debido a que muchas de estas unidades eran mucho más gruesas que una tarjeta controladora sola.
ORÍGENES DEL ATA Control Data Corporation (CDC, su división de la unidad de disco más tarde fue llamado Imprimis), Western Digital y Compaq realmente crean lo que podría llamarse la primera unidad de interfaz ATA IDE y fueron los primeros en establecer el conector ATA pinout de 40 pines. La primera unidad IDE
ATA fue un 5 1/4-inch media altura CDC Wren II 40MB con un controlador integrado WD y fue utilizado inicialmente en los primeros sistemas Compaq 386 en 1986. Recuerdo haber visto esta unidad por primera vez en 1986 en la feria COMDEX otoño. Además del único cable plano de 40 pines (en el momento), me acuerdo de ser sorprendido por la actividad del LED verde del panel frontal. Con el tiempo, el conector ATA y la unidad de diseño de la interfaz de 40 pines se colocó delante de uno de los comités de estándares ANSI que, en conjunto con los fabricantes de unidades, subsanadas algunas deficiencias, atado algunos cabos sueltos, y luego publicó lo que se conoce como la CAM ATA (Common Access Método AT Attachment) interfaz. El Comité CAM ATA se formó en octubre de 1988, y el primer documento de trabajo de la interfaz ATA se introdujo en marzo de 1989. Antes de que el estándar CAM ATA, muchas empresas, como Conner Peripherals (que más tarde se fusionó con Seagate Technology ), realizan cambios de propiedad a la interfaz original, diseñado por el CDC. Como resultado, muchas unidades ATA de más edad de la década de 1980 son difíciles de integrar en una configuración de doble disco porque las diferencias de menor importancia en las interfaces pueden causar problemas de compatibilidad entre las unidades. A comienzos de 1990, la mayoría de los fabricantes de unidades trajeron sus unidades en plena conformidad con la norma oficial, que eliminó muchos de estos problemas de compatibilidad. Como se señaló al comienzo de este capítulo, PATA es una interfaz paralela de 16 bits que se está eliminado a favor de la interfaz serial de SATA. Cables más finos y más pequeños de SATA proporcionan mayor rendimiento debido a la velocidad de ciclo más alto permitido y son considerablemente más fáciles de manejar que los amplios cables planos PATA. La figura 7.2 muestra cómo utiliza el poder y los cables de datos SATA utilizan comparar en tamaño a los PATA.
FIGURA 7.2
ESTÁNDARES ATA Hoy en día, la interfaz ATA es controlada por un grupo independiente de representantes de los principales fabricantes de PC, de la unidad y de los componentes. Este grupo se llama Comité Técnico T13 (www.t13.org) y es responsable de todas las normas relativas a las interfaces de almacenamiento ATA serie y paralelo. T13 es una parte del Comité Internacional de Estándares de Tecnologías de Información (INCITS), que opera bajo las normas aprobadas por el Instituto Nacional Americano de Estándares (ANSI), un órgano rector que establece las reglas que controlan los estándares no propietarios de la industria de la computación así como muchas otros industrias. Un segundo grupo llamado Organización Internacional de serie ATA (www.serialata.org) se formó para crear inicialmente los estándares SATA, que luego son transmitidas a la Comisión de T13 para el
refinamiento y la publicación oficial bajo ANSI. Los estándares ATA-7 y ATA-8 incorporan interfaces de ambos paralelos y seriales.
FIGURA 7.3
ATA-1 El estándar ATA-1, más conocido como IDE, permite conectar dos periféricos en un cable de 40 alambres y ofrece una tasa de transferencia de 8 ó 16 bits con un rendimiento que oscila alrededor de los 8,3 Mb/s. ATA-1 define y es compatible con los modos PIO (entrada/salida programada) 0, 1 y 2 así como con el modo DMA de palabra múltiple (Acceso Directo a Memoria) 0.
ATA-2 El estándar ATA-2, más conocido como EIDE (o en algunos casos ATA rápido, ATA-2 rápido o IDE rápido), permite conectar dos periféricos en un cable de 40 alambres y ofrece a la vez una tasa de transferencia de 8 ó 16 bits con un rendimiento de alrededor de 16,6 Mb/s. ATA 2 es compatible con los modos PIO 0, 1, 2, 3 y 4 y con los modos DMA de palabra múltiple 0, 1 y 2. Además, ATA-2 permite aumentar el tamaño máximo del disco de 528 Mb (lo impuesto por el estándar ATA1) a 8,4 Gb gracias a la LBA (Dirección Masiva de Bloque).
ATA-3 El estándar ATA-3 (también llamado Interfaz 3 de Adjunto ATA) representa una revisión menor de ATA-2 (con compatibilidad de descarga) y ha sido publicado en 1997 bajo el estándar X3.298-1997. El estándar ATA 3 ofrece las siguientes mejoras: • Confiabilidad mejorada: ATA 3 permite una confiabilidad aumentada de transferencias de alta velocidad
•
S.M.A.R.T (Tecnología Automática de Monitoreo, Análisis e Informe: una función diseñada para mejorar la confiabilidad y prevenir posibles fallas • Función de seguridad: los periféricos pueden protegerse con una contraseña añadida al BIOS. Al encenderse, el equipo verifica que la contraseña codificada en el BIOS corresponde a una que se encuentra guardada en la unidad de disco. Esto permite evitar que se utilice dicha unidad en un equipo diferente. El ATA-3 no introduce un modo nuevo pero resulta en cambio, compatible con los modos PIO 0, 1, 2, 3 y 4, así como también con los modos DMA 0, 1 y 2.
ATA-4 El estándar ATA-4, o Ultra-ATA/3333, ha sido definido en 1998 bajo la norma ANSI NCITS 317-1998. El ATA-4 modifica el modo LBA buscando aumentar el límite del tamaño de disco a unidades de 128 Gb. Las direcciones LBA en el ATA-4 son de 28 bits. Cada sector representa 512 bytes, de modo que el límite exacto del tamaño de disco en el modo LBA es el siguiente: 228*512 = 137 438 953 472 bytes 137 438 953 472/(1024*1024*1024)= 128 Gb
ATA-5 En 1990, el estándar ATA-5 definió dos modos nuevos de transferencia: Modos Ultra DMA 3 y 4 (el modo 4 también se denomina Ultra ATA/66 o Ultra DMA/66). Además, ofrece la detección automática del tipo de cable de cinta que se está utilizando (80 ó 40 alambres).
ATA-6 Desde 2001, ATA-6 define Ultra DMA/100 (también llamado Ultra DMA modo 5 o Ultra-ATA100), que permite que las unidades alcancen teóricamente rendimientos de 100 Mb/s. Además, ATA-6 define una funcionalidad nueva, llamada Gestión Acústica Automática (AAM), que permite a las unidades que soportan esta función el poder ajustar automáticamente las velocidades de acceso con el objetivo de reducir el ruido operativo. Finalmente, el estándar ATA-6 permite un LBA de los sectores de disco duro de 48 bits, llamado LBA48 (Dirección Lógica de Bloque de 48 bits). Gracias a LBA48, es posible usar discos duros 2^48 con 512 bytes por sector, lo que equivale a un límite del tamaño de disco de 2 petabytes.
ATA-7 El estándar ATA-7 define Ultra DMA/133133 (también llamado Ultra DMA modo 6 o Ultra-ATA133), que permite que las unidades alcancen teóricamente rendimientos de 133 Mb/s. Nombre
Estándar ANSI
Sinónimo
Modo (PIO/DMA)
Rendimiento (Mb/s)
Comentarios
PIO modo 0 3,3 PIO modo 1 5,2 ATA-1
ANSI X3.221IDE 1994
PIO modo 2 8,3 DMA modo 8,3 0
ATA-2
ANSI X3.279- EIDE, ATA 1996 rápido, ATA-2
PIO modo 3 11,1 PIO modo 4 16,7
LBA de 28 bits
DMA modo 13,3 1 rápido
DMA modo 16,7 2 PIO modo 3 11,1 PIO modo 4 16,7
ATA-3
ANSI X3.2981997
DMA modo 13,3 1
SMART, LBA de 28 bits
DMA modo 16,7 2 UDMA modo 16,7 0 Ultra-ATA/33, ATAANSI NCITS UDMA 33, Ultra 4/ATAPI-4 317-1998 DMA 33
UDMA modo 1
25,0
UDMA modo 2
33,3
Ultra DMA 33 compatible con CD-ROM (ATAPI)
UDMA modo 44,4 Ultra-ATA/33, 3 ATAANSI NCITS UDMA 33, Ultra 4/ATAPI-5 340-2000 UDMA DMA 66 66,7 modo 4
Ultra DMA 66 con cable de 80 alambres
Ultra-ATA/33, ATAANSI NCITS UDMA modo UDMA 33, Ultra 100 4/ATAPI-6 347-2001 5 DMA 100
Ultra DMA 100, LBA48 y función AAC (Gestión Acústica Automática)
Ultra-ATA/33, ATAANSI NCITS UDMA modo UDMA 33, Ultra 133 4/ATAPI-7 361-2002 6 DMA 133
Ultra DMA 133
PATA PATA tiene especificaciones únicas y requisitos relativos a la interfaz física, el cableado y los conectores en comparación con SATA. Las siguientes secciones detallan las características únicas de PATA.
CONECTOR I/O PATA El conector de interfaz PATA es normalmente un conector de tipo cabecera de 40 pines con pasadores espaciados de 0,1 pulgadas (2,54 mm) de distancia. Generalmente, está enchavetado para impedir la posibilidad de instalar al revés (véase la figura 7.4). Para crear un conector con llave, el fabricante normalmente elimina pin 20 del conector macho y bloques pin 20 del conector del cable de la hembra, lo que evita que el usuario instale el cable hacia atrás. Algunos cables también incorporan un saliente en la parte superior del conector de cable de la hembra que encaja en una muesca en la cubierta que rodea el conector macho de acoplamiento en el dispositivo. Se recomienda el uso de conectores y cables con llave. Al conectar un cable de ATA al revés
normalmente no causa daño permanente, sin embargo, se puede bloquear el sistema y evitar que se ejecute.
FIGURA 7.4
CABLE I/O PATA Se especifica un cable plano de 40 conductores para transportar señales entre los circuitos de adaptador de bus y la unidad (controlador). Para maximizar la integridad de la señal y eliminar potenciales problemas de tiempo y de ruido, el cable no debe tener más de 18 pulgadas (0,46 metros), a pesar de las pruebas muestran que se puede utilizar de forma fiable los cables de 80 conductores de hasta 27 pulgadas (0,69 metros) de longitud. Las dos variaciones principales de los cables de PATA en uso hoy en día uno con 40 conductores y el otro con 80 conductores-se muestran en la Figura 7.5. Como puede ver, ambos utilizan conectores de 40 pines y los cables adicionales en la versión de 80 conductores son simplemente cableados a tierra. Los conductores adicionales están diseñados para reducir el ruido y las interferencias y se requieren al configurar la interfaz para funcionar a 66MBps (ATA/66) o más rápido. La unidad y el adaptador de host están diseñados para desactivar el ATA/66 de mayor velocidad, ATA/100, y los modos ATA/133 si no se detecta un cable de 80 conductores. En tales casos, es posible que vea un mensaje de advertencia cuando se inicia el equipo si un ATA/66 o más rápido unidad está conectada a un cable de 40 conductores. También puede utilizar el cable de 80 conductores a velocidades más bajas para mejorar la integridad de la señal. Por lo tanto, es la versión recomendada, no importa que la unidad que utilice.
FIGURA 7.5
CABLES LARGOS O REDONDEADOS El límite estándar para el cable PATA es de 18 pulgadas (0,46 metros), sin embargo, muchos de los cables que se venden son más largos, de hasta 36 pulgadas (0,91 metros) o más de longitud. He
tenido muchos lectores que me escriben cuestionando la longitud, preguntando: "¿Por qué la gente vende cables de más de 18 pulgadas, si la norma no lo permite?" Bueno, sólo porque algo está a la venta, no significa que se ajusta a la normas y ¡funcionará correctamente! Veo mal diseñados, mal fabricados, y de elementos no conformes a la venta todo el tiempo. Muchas personas han utilizado los cables más largos y sus sistemas parecen funcionar bien, pero también he documentado numerosos casos en los que el uso de cables más largos ha causado problemas, así que me decidí a investigar este tema más a fondo. Lo que descubrí es que se puede utilizar más largos los cables de 80 conductores con fiabilidad hasta 27 pulgadas (0,69 metros) de longitud, pero los cables de 40 conductores debe limitarse a 18 pulgadas, al igual que la norma indica. De hecho, se hizo un intento para cambiar el estándar PATA para permitir que los cables de 27 pulgadas. Si usted lee www.t13.org/Documents/UploadedDocuments/technical/e00151r0.pdf, verá los datos de una propuesta que muestra "diferencias insignificantes en Ultra DMA modo 5 la integridad de la señal entre un cable de 27 pulgadas y 80 conductores y un cable de 18 pulgadas y 80 conductores. "Este diseño de cable extendido en realidad fue propuesto de nuevo en octubre de 2000, pero nunca fue incorporada a la norma. A pesar de que nunca fue aprobado oficialmente, me tomo la información presentada en esta propuesta como evidencia empírica de lo que permite el uso de cables de 80 conductores de hasta 27 pulgadas de largo sin problemas. Para eso, me gustaría añadir otra recomendación, y es que, en general, no recomiendo cables ATA "redondeadas". Un diseño redondeado no ha sido aprobado en el estándar ATA, y hay alguna evidencia de que puede causar problemas con la interferencia y el ruido. El diseño de los cables 80 conductores es tal que un cable de tierra está intercalado entre cada cable de datos en la cinta, y el cable de redondeo hace que algunas de las líneas de datos se ejecuten en paralelo o adyacentes entre sí al azar, provocando de este modo la diafonía y el ruido y lo que resulta en errores de señal. Por supuesto, muchas personas utilizan cables redondeados con éxito, pero mi conocimiento de la ingeniería eléctrica, así como el estándar ATA siempre me ha hecho un poco incómodo con su uso.
SEÑALES PATA El pin 39 lleva la unidad activa/esclavo presente (DASP) de señal, que es una de doble propósito, la señal multiplexada en el tiempo. Durante la inicialización de encendido, esta señal indica si un disco esclavo está presente en la interfaz. Después de eso, cada unidad afirma la señal para indicar que está activo. Las primeras unidades no pueden multiplexar estas funciones y se requiere una configuración especial de puente para trabajar con otras unidades. La estandarización de esta función es una de las características de la norma ATA para permitir instalaciones compatibles de doble unidad. Por ello, algunas unidades requieren un esclavo presente (SP) del puente, mientras que otros no lo hacen. Pin 28 lleva la señal de selección de cable (CSEL). En algunas unidades más antiguas, también podría llevar a una señal de sincronización de cabezales (SPSYNC), pero que no se encuentran comúnmente en las unidades más nuevas. La función CSEL es el más utilizado, y está diseñado para controlar la designación de una unidad como maestra (unidad 0) o esclavo (unidad 1), sin necesidad de configuración de los puentes de las unidades. Si una unidad ve la CSEL como siendo puesto a tierra, la unidad es un maestro, y si CSEL está abierta, la unidad es un esclavo.
CONFIGURACIONES DUAL-DRIVE PATA Instalaciones PATA dual-drive puede ser problemático, ya que cada unidad tiene su propio controlador, y ambos controladores deben funcionar mientras están conectado al mismo bus. Tiene que haber una manera de asegurar que sólo uno de los dos controladores responda a un comando en un momento. El estándar ATA ofrece la posibilidad de operar en el bus AT con dos unidades en una configuración en cadena daisy. La unidad principal (unidad 0) se llama el maestro, y la unidad secundaria (unidad 1) se llama el esclavo. Para designar una unidad como maestro o esclavo mediante el
establecimiento de un puente o un interruptor en la unidad o mediante el uso de una línea especial en la interfaz llamada la selección de cable (CS) pin y cómo configurar el puente CS en la unidad. Configuración de las unidades ATA pueden ser simples, como es el caso con la mayoría de las instalaciones de una sola unidad de disco. O puede ser un problema, sobre todo cuando se trata de la mezcla de dos unidades más antiguas de diferentes fabricantes en un solo cable. Puede configurar la mayoría de las unidades ATA con cuatro configuraciones posibles: • Maestro (unidad individual) • Maestro (doble disco) • Esclavo (unidad doble) • Selección de cable
FIGURA 7.6
MODOS DE TRANSFERENCIA PIO PATA El modo PIO (E / S programada) determina cómo se transfieren datos rápidamente desde y hacia la unidad mediante transferencias PIO. En el más lento posible -modo PIO 0- el tiempo de ciclo de datos no puede superar los 600 nanosegundos (ns). En un solo ciclo, 16 bits son transferidos dentro o fuera de la unidad, por lo que la velocidad de transferencia teórica de PIO modo 0 (600 ns Tiempo de ciclo) 3.3MBps, mientras PIO modo 4 (120ns tiempo de ciclo) alcanza una tasa de transferencia de 16.6MBps.
MODOS DE TRANSFERENCIA DMA PATA Hay dos tipos distintos de acceso directo a memoria: una palabra”singleword” (8 bits) y varias palabras (16 bits). Modos DMA Singleword fueron retirados de las ATA-3 y posteriores y las especificaciones son obsoletas. Modos DMA también se les llama a veces busmaster modos ATA debido a que utilizan un adaptador de host que soporta busmastering. DMA Ordinario se basa en el
controlador de DMA legado en la placa base para llevar a cabo la compleja tarea de arbitraje, tomando el bus del sistema y la transferencia de los datos. En el caso de busmastering DMA, todo esto se hace por un chip lógico de mayor velocidad en la interfaz de adaptador de host (que es también en la placa base). Tenga en cuenta que los modos DMA multipalabra también se llaman modos DMA busmaster por algunos fabricantes. Desafortunadamente, incluso los más rápidos de varias palabras DMA Mode 2 resultados en la misma velocidad de transferencia 16.67MBps como PIO modo 4. Sin embargo, a pesar de que la velocidad de transferencia es la misma que la PIO, DMA descarga porque gran parte del trabajo desde el procesador, el rendimiento global es superior. Aun así, los modos DMA multipalabra nunca fueron muy populares y han sido sustituidos por los modos Ultra DMA-nuevos soportados en los dispositivos que son compatibles con ATA-4 a través de ATA-7.
SATA Con el desarrollo de ATA-8, parece que el estándar PATA que ha estado en uso durante más de 10 años finalmente ha alcanzado el final de la línea. El envío de datos a velocidades más rápido que 133MBps abajo de un cable plano paralelo está lleno de todo tipo de problemas debido a la frecuencia de la señal, las interferencias electromagnéticas (EMI), y otros problemas de integridad. La solución se llama SATA, que es un reemplazo evolucionario para el interfaz de almacenamiento físico PATA venerable. Cuando se ajusta en los modos non-AHCI/RAID (en otras palabras, IDE o el modo tradicional), SATA es compatible con PATA-software, lo que significa que emula todos los comandos, registros y controla lo que el software existente puede funcionar sin cambios. En otras palabras, el BIOS existente, los sistemas operativos, y los servicios públicos que trabajan en PATA también trabajan con SATA. Aunque SATA no reemplazó inmediatamente al PATA, la mayoría de los nuevos sistemas que le siguieron a la estandarización de SATA incluyen interfaces SATA junto a las interfaces PATA. Con el tiempo, SATA ha reemplazado predominantemente a PATA como la interfaz de facto dispositivo de almacenamiento interno estándar que se encuentra en los PC. La transición de la ATA para SATA ha sido gradual. En esta transición, las capacidades PATA seguirán estando disponibles. El desarrollo para SATA comenzó cuando el esfuerzo del Grupo de Trabajo Serial ATA fue anunciado en el Foro de Desarrolladores de Intel en febrero de 2000. Los miembros iniciales del Grupo de Trabajo Serial ATA incluidas las tecnologías de la APT, Dell, IBM, Intel, Maxtor, Quantum y Seagate. El grupo original más tarde sería conocido como el Grupo de Trabajo II Serial ATA, y, finalmente, en julio de 2004 se convirtió en la Organización Internacional de serie ATA. Estos grupos se han dado a conocer las siguientes especificaciones SATA: • El primer borrador de la especificación SATA 1.0 fue lanzado en noviembre de 2000 y fue publicado oficialmente como una especificación final en agosto de 2001. • Las primeras extensiones del grupo de trabajo de SATA II de esta especificación, lo que hizo SATA adecuado para el almacenamiento de la red, fueron anunciados en octubre de 2002. • SATA Revisión 2 fue lanzado en abril de 2004. Añadió la velocidad de señalización 3Gbps (300MBps). • SATA Revisión 2.5 fue lanzado en agosto de 2005. Además de la señalización 3Gbps, agregó Nativo Command Queuing (NCQ), escalonada spin-up, conexión en caliente, multiplicador de puertos, y el apoyo eSATA. • SATA Revisión 2.6 fue lanzado en marzo de 2007. Añadió nuevos cables internos Slimline y Micro y conectores, así como modificaciones a NCQ. • SATA Revisión 3.0 fue lanzada en 2009. Añadió la velocidad de señalización de 6Gbps (600Mbps).
CABLES Y CONECTORES SATA El esquema de transmisión física para SATA utiliza diferencial de NRZ (no retorno a cero). Este utiliza un par equilibrado de alambres, cada uno con 0,25 V (un cuarto voltios). Las señales se
envían diferencialmente: Si uno de los cables en el par lleva a 0,25 V, el otro cable lleva-0,25 V, donde la tensión diferencial entre los dos cables es siempre 0,5 V (un medio voltios). Así, para una forma de onda de voltaje dado, la forma de onda de tensión opuesta se envía a lo largo del alambre adyacente. Transmisión diferencial minimiza la radiación electromagnética y hace que las señales más fáciles de leer en el extremo receptor. Un cable de alimentación de 15 pines y conector de alimentación es opcional con SATA, proporcionando 3.3V de energía, además de los 5V y 12V proporcionados a través de los conectores de alimentación de los dispositivos de 4 pines estándar de la industria. Aunque tiene 15 pines, este nuevo diseño de conector de alimentación es sólo 24 mm (0,945 pulgadas). Con 3 pines designados para cada uno de los 3.3V, 5V y niveles de potencia de 12 V, existe suficiente capacidad para un máximo de 4,5 amperios de corriente en cada tensión, que es mucho, incluso para la mayoría de las unidades de alto consumo de energía. Para la compatibilidad con fuentes de alimentación existentes, las unidades SATA se pueden hacer con el conector original, estándar de 4 pines de alimentación del dispositivo o el nuevo conector de alimentación SATA de 15 pines (o ambos). Si la unidad no tiene el tipo de conector que necesita, los adaptadores están disponibles para convertir de un tipo a otro.
CONFIGURACIÓN SATA La configuración de dispositivos SATA es también mucho más simple porque la configuración del puente de selección maestro/esclavo o cable utilizado con PATA ya no son necesarias. Configuración del BIOS para unidades SATA también es bastante simple. Debido a que está basado en SATA ATA, autodetección de configuración de la unidad en los sistemas con conectores SATA se realiza de la misma forma que en los sistemas de PATA. Dependiendo del sistema, interfaces SATA pueden ser activadas por defecto, o que tenga que ser activado en el programa de configuración del BIOS.
INTERFAZ AVANZADA DE CONTROLADOR DE HOST (AHCI) AHCI proporciona un estándar de la industria, la interfaz de alto rendimiento para el software del controlador del sistema / OS para el descubrimiento y la aplicación de esas características avanzadas SATA como colas de comandos, la conexión en marcha y gestión de energía. AHCI fue integrado en los chipsets SATA en 2004 y es compatible con los controladores AHCI para Windows. La idea principal detrás de AHCI es tener una sola interfaz a nivel de controlador con el apoyo de todos los adaptadores de host SATA avanzadas. Esto simplifica enormemente la instalación de sistemas operativos, lo que elimina la necesidad de encargo controlador SATA para adaptador de host SATA de cada fabricante. Por ejemplo, Windows 7/Vista y más adelante incluyen controladores AHCI y automáticamente compatibles con los adaptadores de host SATA avanzadas que son compatibles AHCI. Por desgracia, los conductores de AHCI no se incluyen por defecto en Windows XP ni en CDs de instalación anteriores, debido a que AHCI se desarrolló mucho después de XP fue lanzado. Esto significa, por ejemplo, que si instala Windows XP en un sistema con un adaptador integrado de host SATA configurado en modo AHCI, es probable que tenga que pulsar la tecla F6 en el inicio de la instalación y proporcionar un disquete con los controladores AHCI , de lo contrario, Windows XP no será capaz de reconocer las unidades. La implicación aquí es que el sistema debe incluir una unidad de disquete, y debe haber copiado los controladores en un disquete con antelación. Pero lo que si su sistema no incluye siquiera una unidad de disquete. Afortunadamente, hay varias soluciones disponibles.
MODOS DE TRANSFERENCIA SATA SATA transfiere datos de una manera completamente diferente de PATA. Como se ha indicado anteriormente, las tasas de transferencia son 1.5Gbps (150Mbps), 3.0Gbps (300Mbps) y 6.0Gbps (600Mbps), con la mayoría de las unidades de apoyo, ya sea hoy los 1,5 Gbps y 3,0 Gbps tasa. Tenga en cuenta que las velocidades son compatibles con versiones anteriores, por ejemplo, todas
las unidades de apoyo a la tasa de 3.0Gbps también trabajan a 1,5 Gbps. Tenga en cuenta que debido a que SATA está diseñado para ser compatible con PATA, cierta confusión puede resultar debido a la BIOS y las unidades pueden notificar velocidades y modos que emulan los ajustes PATA para la compatibilidad con versiones anteriores. PATA y SATA son completamente diferentes especificaciones eléctricas y físicas, pero SATA emula a PATA de una manera que hace que sea un software completamente transparente. De hecho, la emulación de PATA en SATA se ajusta específicamente a la especificación ATA-5.
CARACTERÍSTICAS ATA Los estándares ATA han recorrido un largo camino hacia la eliminación de las incompatibilidades y los problemas con la interfaz unidades IDE a los sistemas de bus ISA / PCI. Las especificaciones ATA definen las señales en el conector de 40 pines, las funciones y los horarios de estas señales, las especificaciones del cable, y así sucesivamente. La siguiente sección enumera algunos de los elementos y funciones de las especificaciones ATA define.
COMANDOS ATA Una de las mejores características de la interfaz ATA es el mayor conjunto de comandos. La interfaz ATA fue modelado después de que el controlador WD1003 IBM usa en el original en el sistema. Todas las unidades ATA deben apoyar el conjunto de comandos WD originales (ocho comandos), sin excepciones, por lo que las unidades ATA son tan fáciles de instalar en sistemas de hoy en día. Todos los sistemas compatibles con IBM han incorporado en el apoyo ROM BIOS para el WD1003, por lo que esencialmente apoyar ATA también. Quizás el más importante es el comando IDENTIFY DRIVE. Este comando hace que la unidad transmita un bloque de 512 bytes de datos que proporciona todos los detalles sobre la unidad. A través de este comando, cualquier programa (incluyendo el BIOS del sistema) puede saber exactamente qué tipo de unidad está conectada, incluyendo el fabricante de la unidad, número de modelo, los parámetros de funcionamiento, e incluso el número de serie de la unidad. Muchos BIOS modernos utilizan esta información para recibir automáticamente e introducir los parámetros de la unidad en Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) de memoria, lo que elimina la necesidad de que el usuario introduzca los parámetros manualmente durante la configuración del sistema. Esta disposición ayuda a evitar errores que luego pueden llevar a la pérdida de datos cuando el usuario ya no se acuerda de qué parámetros se utiliza durante la instalación. Los datos de Identificación de la unidad pueden decir muchas cosas acerca de la unidad, incluyendo las siguientes: • Número de direcciones de bloques lógicos disponibles con el modo LBA • Número de cilindros físicos, cabezas y sectores disponibles en el modo P-CHS • Número de cilindros lógicos, cabezales y sectores en el modo de traducción L-CHS actual • Modos de transferencia (y velocidad) con el apoyo • El fabricante y número de modelo • Revisión interna firmware • Número de serie • Capacidades de tipo Buffer / tamaño, indicando tampón o de almacenamiento en el sector caché
MODO DE SEGURIDAD ATA Se ha añadido soporte para las contraseñas de disco duro (llamado Modo de seguridad ATA) con la especificación ATA-3 en 1995. La propuesta aprobada en la especificación ATA era originalmente de IBM, que se había desarrollado esta capacidad y que ya había comenzado a incorporar en los sistemas ThinkPad de IBM y unidades de 2,5 pulgadas. Debido a que fue luego incorporada a la ATA-3 estándar oficial (por fin publicado en 1997), la mayoría de los otros fabricantes de unidades y del sistema también han adoptado este, especialmente para los sistemas portátiles y unidades de
2,5 pulgadas. Tenga en cuenta que estas contraseñas son muy seguras. Si pierde o se olvida de ellos, por lo general no se pueden recuperar, y usted nunca será capaz de acceder a la unidad Cuando una contraseña de usuario definida (sin maestro), o cuando hay establecida una contraseña de usuario + master, se impide el acceso a la unidad (incluso si la unidad se traslada a un sistema diferente), a menos que la contraseña de usuario (o maestro) es introducida en el inicio del sistema. La contraseña maestra está diseñada para ser una alternativa o contraseña de seguridad para administradores de sistemas como un desbloqueo maestro. Con ambas contraseñas configuradas, maestros y las de usuario, al usuario se le pide la contraseña de usuario pero no la contraseña maestra. Posteriormente, el usuario puede cambiar la contraseña de usuario si lo desea, sin embargo, un administrador de sistema puede tener acceso mediante el uso de la contraseña maestra.
ÁREA PROTEGIDA DEL HOST (HPA) La HPA funciona mediante el comando SET MAX DIRECCIÓN ATA opcional para hacer que la unidad aparezca en el sistema ligeramente más pequeña. Cualquier cosa, desde la nueva dirección máx (al final se acaba de informar de la unidad) para el verdadero fin de la unidad es considerada la HPA y es accesible sólo mediante comandos de partes. Esto es más seguro que una partición oculta debido a que los datos pasados al final de la unidad, simplemente no pueden ser vistos por una aplicación normal, o incluso una utilidad de partición. Sin embargo, si desea eliminar la HPA, puede utilizar algunas opciones de la configuración de la BIOS o comandos separados para restablecer la dirección de Max, exponiendo así a la HPA. En ese punto, puede ejecutar algo como Parted Magic o Partition Commander para redimensionar la partición adyacente para incluir el espacio adicional que antes se oculta y no disponible.
ATAPI ATAPI es un estándar diseñado para proporcionar a los comandos necesarios para los dispositivos tales como unidades ópticas, unidades de medios extraíbles como SuperDisk y Zip y unidades de cinta que se conectan a un PATA ordinarios (IDE) del conector. La principal ventaja del hardware ATAPI es que es barato y funciona con el adaptador de corriente. Las unidades ópticas tienen un uso de la CPU un poco más bajo en comparación con los adaptadores de propiedad, pero no hay aumento en el rendimiento de otro modo. Para las unidades de cinta, ATAPI puede proporcionar un rendimiento y fiabilidad superiores en comparación con los dispositivos de cinta del controlador conectado a disquetes. Aunque las unidades ópticas ATAPI utilizan el interfaz de disco duro, no necesariamente se ven como discos duros normales. Por el contrario, desde el punto de vista del software, que son un tipo completamente diferente de animal. Ellos más estrechamente se asemejan a un dispositivo SCSI. Todas las unidades ópticas ATA modernas soportan los protocolos ATAPI, y en general los términos son sinónimos. En otras palabras, una unidad óptica ATAPI es una unidad óptica ATA, y viceversa.
LIMITACIONES DE LA CAPACIDAD DEL DRIVE ATA Versiones de la interfaz ATA a través de ATA-5 sufrieron de una limitación de la capacidad de accionamiento de unos 137GB (mil millones de bytes). En función de la BIOS utilizada, se puede reducir aún más esta limitación a 8.4GB, o incluso tan bajo como 528MB (millones de bytes). Esto es debido a las limitaciones tanto en la BIOS y la interfaz ATA, que cuando se combina crean aún más limitaciones. Para entender estos límites, usted tiene que mirar a la BIOS (software) y ATA (hardware) Interfaces juntos.
PREFIJOS PARA DECIMAL Y BINARIO MÚLTIPLES Muchos lectores están familiarizados con la MiB (mebibyte), GiB (gibibyte), y así sucesivamente designaciones estoy usando en esta sección y en todo el libro. Estas son parte de un estándar diseñado para eliminar la confusión entre decimal y múltiplos binarios en base, especialmente en los sistemas informáticos. Norma SI (sistema internacional o de métrica del sistema) unidades se basan
en múltiplos de 10. Esto funcionó bien para la mayoría de las cosas, pero no para las computadoras, que operan en un mundo binario donde la mayoría de los números se basan en potencias de 2. Esto ha dado lugar a diferentes significados están asignados al mismo prefijo, por ejemplo, de 1 KB (kilobyte) podría significar que existen 1.000 (10 3) bytes o 1024 (210) bytes. Para eliminar la confusión, en diciembre de 1998, la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), aprobado como estándar internacional los nombres de los prefijos y símbolos para múltiplos binarios utilizados en el procesamiento de datos y la transmisión. Algunos de estos prefijos se muestran en la figura 7.7.
FIGURA 7.7
LIMITACIONES DEL BIOS Los BIOS más antiguo que agosto de 1994 se limita generalmente a unidades de hasta 528 MB, mientras que los BIOS más antiguos de enero 1998 se limitan generalmente a 8.4GB. La mayoría de los BIOS de fecha 1998 o más recientes tienen unidades de apoyo de hasta 137GB, y aquellos con fecha de septiembre 2002 o más reciente deben apoyar unidades de más de 137 GB. Estos son sólo directrices generales, sin embargo, para determinar con precisión esto para un sistema específico, usted debe consultar con el fabricante de su placa base. También puede utilizar la información del sistema para Windows (ISM) utilidad desde http://gtopala.com/, que le indica la fecha de la BIOS de su sistema y, concretamente, si el sistema es compatible con la especificación de la unidad de disco mejorada (es decir unidades de más de 8.4GB). Si su BIOS no soporta EDD (unidades de más de 8.4GB), las tres soluciones posibles son las siguientes: • Actualice su BIOS de la placa a una versión 1998 o posterior que soporte > 8.4GB. • Instale una tarjeta de actualización del BIOS, como las tarjetas de UltraATA www.siig.com • Instalar un parche de software para agregar > Soporte 8.4GB.
CHS VERSUS LBA Hay dos métodos principales para hacer almacenar (o numerar) sectores en una unidad ATA. El primer método se denomina CHS (sector del cilindro) después de las tres respectivas coordenadas los números utilizados para almacenar cada sector de la unidad. El segundo método es llamado LBA (Dirección lógica de bloques) y utiliza un único número para hacer frente a cada sector en una unidad. CHS fue derivado de las unidades de manera física se construyeron (y es cómo funcionan internamente), mientras que LBA evolucionó como una forma más sencilla y lógica para numerar los sectores independientemente de la construcción física interna.
CONVERSIONES CHS/LBA Y LBA/CHS Puede abordar los mismos sectores, ya sea en el modo LBA o CHS. La conversión de CHS a LBA es siempre consistente para una unidad determinada, a CHS address particulares siempre convierte a una dirección LBA dada, y viceversa. El documento ATA-1 especifica una fórmula simple que se puede utilizar para convertir parámetros CHS a LBA:
LBA = (((C × HPC) + H) × SPT) + S - 1 Invirtiendo esta fórmula, puede convertir a la inversa-es decir, de nuevo a LBA CHS: C = int (LBA / SPT / HPC) H = int ((LBA / SPT) HPC mod) S = (LBA mod SPT) + 1 Por estas fórmulas, las abreviaturas se definen como sigue: LBA = dirección de bloque lógico C = Cilindro H = Cabeza S = Sector HPC = Cabezas por cilindro (número total de cabezas) SPT = Sectores por pista int X = parte entera de X X mod Y = Módulo (restante) de X / Y
COMANDOS BIOS CONTRA COMANDOS ATA Además de los dos métodos de direccionamiento del sector (CHS o LBA), hay dos niveles de interfaz donde se produce el sector direccionamiento. Una interfaz es donde las conversaciones del sistema operativo en el BIOS (utilizando los comandos del conductor), y el otro es donde las conversaciones del BIOS en la unidad (utilizando comandos ATA). Los comandos específicos a estos niveles son diferentes, pero ambos soportan modos de CHS y LBA. La figura 7.8 ilustra los dos niveles de interfaz.
FIGURA 7.8
LIMITACIONES CHS (LA BARRERA DE LOS 528MB) Se accede al controlador basado en BIOS original para los discos duros a través de la interrupción 13h software (13 hex), y ofrece funciones para la lectura y escritura de discos a nivel sectorial. Funciones INT13h estándar requieren que un sector concreto se abordará por su cilindro, cabeza y el sector conoce la localización de otra manera como CHS addressing. Esta interfaz es utilizada por el sistema operativo y las utilidades de disco de bajo nivel para acceder a la unidad. IBM originalmente escribió la interfaz INT13h para el BIOS de la controladora de disco duro de la PC XT en 1983, y en 1984 la compañía incorporó a la BIOS de la placa AT. Esta interfaz utiliza los números para definir el cilindro particular, la cabeza, y el sector de que se trate. La figura 7.9, muestra los límites de los parámetros estándar INT13h BIOS CHS, incluye los valores máximos para estos números.
FIGURA 7.9
TRADUCCIÓN CHS (PASANDO LA BARRERA DE LOS 528MB) El método para tratar con el problema CHS se llama traducción porque permitió subrutinas adicionales en el BIOS para traducir parámetros CHS desde máximos ATA a máximos de BIOS (y viceversa). En un esfuerzo por hacer que sus métodos estándar de entre toda la industria del PC, Phoenix lanzó el documento EDD públicamente y permitió que la tecnología que se utilizará de forma gratuita, incluso entre sus competidores como AMI y Award. El comité T13 a cargo de ATA posteriormente adoptó la norma EDD y la incorporó a los documentos oficiales ATA. A partir de 1994, la mayoría de los BIOS comenzó a implementar los métodos de traducción CHS Phoenix diseñados, que permitieron a las unidades hasta el límite de la BIOS de 8.4GB a soportar. La corrección implicó lo que se denomina “traducción parámetro” a nivel de BIOS, que adapta o traduce el cilindro, la cabeza y los números del sector para encajar dentro de los parámetros del BIOS permitidos. Hay dos tipos de traducción: Se trabaja a través de una técnica llamada CHS de desplazamiento de bits (normalmente llamado "Grande" o " CHS extendidas " en la configuración de la BIOS), y el otro utiliza una técnica llamada LBA de ayuda (generalmente llamada " LBA " en la configuración de la BIOS). Estos se refieren a los diferentes métodos matemáticos de hacer esencialmente lo mismo: la conversión de un conjunto de números de CHS a otro. CHS traducción de desplazamiento de bit manipula los números de cilindro y de la cabeza, pero no cambia el número de sector. Comienza con los cilindros físicos y las cabezas y, con usando algunas divisiones y multiplicaciones simples, viene con alteración en los números de los cilindros y cabezas. El valor de los sectores pertrack no se traduce y se pasa inalterado. El término desplazamiento de bit se utiliza porque la división y la multiplicación de matemáticas que realmente se hace en el software de BIOS por los bits en la dirección de CHS address.
LA BARRERA DE 2.1GB Y 4.2GB Algunos BIOS asignan incorrectamente sólo 12 bits para el campo del cilindro P-CHS, lo que permite un máximo de 4.096 cilindros. Combinado con la norma 16 de cabeza y 63 límites del sector, esto dio lugar a la incapacidad para soportar las unidades más de 2,1 GB de capacidad. Afortunadamente, este defecto de la BIOS sólo afectó a un número limitado de sistemas con fechas de BIOS antes de alrededor de mediados de 1996. Aun así, algunos problemas siguen existiendo con la traducción de desplazamiento de bits. Debido a la forma en DOS y Windows 9x/Me fueron escritos, no podían manejar adecuadamente una unidad con 256 cabezas. Esto fue un problema para unidades de más de 4.2GB porque las reglas de traducción de bits de desplazamiento CHS generalmente resultaron en 256 cabezas como un valor lógico. Este plan fracasó cuando intentó instalar Windows 9x/Me (o DOS) en una unidad más grande que 4.2GB porque los parámetros L-CHS incluyeron 256 cabezas. Cualquier BIOS que implementó este sistema esencialmente tenía una barrera de 4.2GB, por lo que la instalación de una unidad más grande que eso y la selección de CHS traducción de desplazamiento de bit causado la unidad falle. Tenga en cuenta que esto no era un problema para Windows NT o posterior. Para resolver este problema, la traducción CHS de desplazamiento de bits ha sido revisada por la adición de una regla de tal manera que si la unidad reportó 16 cabezas y más de 8192 cilindros (que daría lugar a una traducción de 256 cabezas), se supone que el valor de la cabeza P-CHS siendo 15 (en lugar de 16) y el valor del cilindro P-CHS se multiplica por 16/15 para compensar. Estos valores de cilindro y de la cabeza ajustados serían entonces ser traducidos.
TRADUCCIÓN LBA-ASSIST El método de traducción LBA-assist se sitúa sin límites artificiales en las geometrías de unidades reportadas, pero funciona sólo en unidades que admiten abordar LBA a nivel de interfaz ATA. Afortunadamente, sin embargo, prácticamente todos los ATA llevan más de 2GB LBA apoyo. La traducción LBA-assist toma la CHS Parámetros de los informes de unidad, los multiplica en conjunto para obtener un valor máximo calculado LBA (número total de sectores), y luego utiliza este número
LBA calculado para derivar los parámetros CHS traducidos. La figura 7.10 se muestran las reglas para la traducción LBA-assist.
FIGURA 7.10
LA BARRERA DE 8.4GB Aunque la traducción CHS rompe la barrera de 528 MB, se encuentra con otra barrera a 8.4GB. Apoyo a unidades de más de 8.4GB requiere dejar CHS atrás y cambiar de CHS a LBA abordar a nivel de BIOS. La interfaz ATA siempre ha apoyado LBA abordar, incluso en la especificación original ATA-1. Un problema fue que la compatibilidad con LBA a nivel ATA originalmente era opcional, pero el problema principal era que no había apoyo LBA a nivel de interfaz de la BIOS. Se podría establecer LBA de ayuda de la traducción en la configuración de la BIOS, pero lo único que hizo fue convertir los números LBA unidad a los números de CHS a nivel de interfaz de la BIOS. Phoenix Technologies reconoció que la interfaz de BIOS necesita pasar de CHS a LBA desde el principio y, a partir de 1994, publicó el " BIOS enhanced disk drive specification (EDD)," que aborda este problema con los nuevos servicios de la BIOS INT13h extendidas que trabajaron con LBA lugar de direcciones CHS. El documento EDD describe nuevos comandos BIOS INT13h extendidos que permiten abordar LBA hasta 264 sectores, lo que se traduce en una capacidad máxima teórica de más de 9.44ZB (zettabytes, o mil billones de bytes). Eso es lo mismo que decir 9440000000000 GB, que es 9,44 × 1021 bytes o, para ser más precisos, 9,444,732,965,739,290,427,392 bytes! Digo capacidad teórica porque aunque en 1998 la BIOS puede manejar hasta 264 sectores, unidades ATA se siguen utilizando sólo direccionamiento de 28 bits (228 sectores) a nivel de interfaz ATA. Esto limitó una unidad ATA a 268.435.456 sectores, lo cual era una capacidad de 137,438,953,472 bytes, o 137.44GB. Por lo tanto, la barrera de 8.4GB se había roto, pero otra barrera se mantuvo en 137 GB debido a la LBA de 28 bits de direccionamiento utilizado en la interfaz ATA.
LA BARRERA DE 137GB Y MÁS ALLÁ Para el 2001, la barrera de 137 GB se había convertido en un problema porque 3 1/2-inch discos duros estuvieron a punto de romper ese nivel de capacidad. La solución llegó en forma de ATA-6, que se está desarrollando durante este año. Para permitir el direccionamiento de las unidades de mayor capacidad, ATA-6 actualiza las funciones de LBA usando números de 28 bits a la utilización de un mayor número de 48 bits. La especificación ATA-6 se extiende de la interfaz LBA tal que se puede usar el sector de direccionamiento de 48 bits. Esto significa que la capacidad máxima se eleva a 248 (281,474,976,710,656) sectores totales. Debido a que las tiendas de cada sector de 512 bytes, esto se traduce en la capacidad máxima de la unidad. Limitaciones del sistema operativo con respecto a las unidades de más de 8.4GB se muestran en la figura 7.11.
FIGURA 7.11 En el caso de los sistemas operativos compatibles con unidades sobre 8.4GB, las limitaciones de tamaño máximo de accionamiento dependen de la BIOS y el estándar de interfaz de disco duro, no el sistema operativo. En cambio, otras limitaciones entran en juego para los volúmenes (particiones) y archivos que pueden ser creados y gestionados por los distintos sistemas operativos. Estas limitaciones dependen no sólo el sistema operativo en cuestión, sino también el sistema de archivos que se utiliza para el volumen. La figura 7.12 muestra el volumen mínimo y máximo (partición) magnitud y tamaño de archivo limitaciones de los distintos sistemas operativos Windows. Como se señaló en la sección anterior, la versión original de XP, así como Windows 2000/NT o Windows 95/98/Me, no ofrece actualmente soporte nativo para unidades de disco duro ATA que son mayores de 137GB. Es necesario utilizar Windows 7, Vista o XP con Service Pack 1 o posterior instalado para utilizar una unidad ATA sobre 137GB. Esto no afecta a las unidades conectadas a través de USB, FireWire, SCSI, u otras interfaces.
FIGURA 7.12
LIMITACIONES DEL SISTEMA OPERATIVO Y OTROS SOFTWARES Tenga en cuenta que si utiliza un software más antiguo, incluyendo utilidades, aplicaciones, e incluso los sistemas operativos que se basan exclusivamente en los parámetros de CHS, estos elementos podrán ver todas las unidades de más de 8.4GB tan sólo 8.4GB. Usted tendrá no sólo un BIOS más reciente, sino también nuevo software diseñado para manejar el LBA de direccionamiento directo para trabajar con unidades de más de 8.4GB.
GPT Y LA BARRERA DE 2.2TB Este problema se deriva de la forma en que los discos duros se han formateado desde DOS 2.0 y las primeras unidades de disco duro de PC aparecieron en 1983. En ese entonces a IBM y Microsoft se les ocurrió un plan para las unidades de partición llamado el MBR (Master Boot Record). El MBR es el primer sector en un disco, y se define internamente con la capacidad de controlar cuatro particiones primarias. Cada partición se describe mediante una entrada de la tabla de 16 bytes, con 4 bytes (32 bits) campos que definen el LBA (Logical Block Address) para ambos, donde la partición empieza y lo grande que es. Varios cambios son necesarios para romper esta barrera El primero es el desarrollo de un nuevo esquema de particiones sin las limitaciones del MBR. A esta sustitución se llama GPT, que significa GUID (identificador único global) tabla de particiones. Intel desarrolló inicialmente el GPT como parte de su EFI (Extensible Firmware Interface) Especificación en el año 2000, y desde entonces Microsoft y otros proveedores de sistemas operativos lo han ido incorporando en los sistemas operativos. El GPT utiliza números LBA de 64 bits, es decir, discos de hasta 9.4ZB (8ZiB) pueden ser manejados. Eso es igual a 9400 millones de terabytes, un límite que no se puede llegar en un futuro próximo. La figura 7.13 ilustra las diferencias entre particiones MBR y GPT.
FIGURA 7.13
PATA/SATA RAID RAID es un acrónimo de matriz redundante de discos independientes (o de bajo costo) y fue diseñado para mejorar la tolerancia a fallos y rendimiento de los sistemas informáticos de almacenamiento. RAID fue desarrollado en la Universidad de California en Berkeley en 1987 y fue diseñado para que un grupo de unidades más pequeñas y menos costosas puedan estar interconectadas con el hardware y el software para hacer que aparezcan como una sola unidad más grande para el sistema especial. Mediante el uso de varias unidades para que actúen como una unidad, el aumento de la tolerancia a errores y rendimiento podrían realizarse. Inicialmente, RAID fue concebido para permitir simplemente todas las unidades individuales en la matriz para trabajar juntos como una sola unidad, más grande con el espacio de almacenamiento conjunto de las unidades individuales, que se llama una configuración JBOD (Just a Bunch of disks). Desafortunadamente , si usted tenía cuatro unidades conectadas en una matriz JBOD actuando como una sola unidad , que sería cuatro veces más probabilidades de sufrir un fallo del disco que si se ha utilizado un solo duro más grande. Y como JBOD no utiliza striping, el rendimiento tampoco sería mejor que usando una sola unidad. Para mejorar la fiabilidad y el rendimiento, los científicos de Berkeley propusieron seis niveles (correspondientes a diferentes métodos) de RAID. Estos niveles proporcionan variando énfasis en la tolerancia a fallos (fiabilidad), capacidad de almacenamiento, rendimiento, o una combinación de los tres. • RAID 0 (DATA STRIPING). Un RAID 0 (también llamado conjunto dividido, volumen dividido, volumen seccionado) distribuye los datos equitativamente entre dos o más discos sin información de paridad que proporcione redundancia. Es importante señalar que el RAID 0 no era uno de los niveles RAID originales y que no es redundante. El RAID 0 se usa normalmente para incrementar el rendimiento, aunque también puede utilizarse como forma de crear un pequeño número de grandes discos virtuales a partir de un gran número de pequeños discos físicos. Un RAID 0 puede ser creado con discos de diferentes tamaños, pero el espacio de almacenamiento añadido al conjunto estará limitado por el tamaño del disco
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más pequeño (por ejemplo, si un disco de 300 GB se divide con uno de 100 GB, el tamaño del conjunto resultante será sólo de 200 GB, ya que cada disco aporta 100GB). Una buena implementación de un RAID 0 dividirá las operaciones de lectura y escritura en bloques de igual tamaño, por lo que distribuirá la información equitativamente entre los dos discos. También es posible crear un RAID 0 con más de dos discos, si bien, la fiabilidad del conjunto será igual a la fiabilidad media de cada disco entre el número de discos del conjunto; es decir, la fiabilidad total —medida como MTTF o MTBF— es (aproximadamente) inversamente proporcional al número de discos del conjunto (pues para que el conjunto falle es suficiente con que lo haga cualquiera de sus discos). RAID 1 (MIRROWING). Un RAID 1 crea una copia exacta (o espejo) de un conjunto de datos en dos o más discos. Esto resulta útil cuando el rendimiento en lectura es más importante que la capacidad. Un conjunto RAID 1 sólo puede ser tan grande como el más pequeño de sus discos. Un RAID 1 clásico consiste en dos discos en espejo, lo que incrementa exponencialmente la fiabilidad respecto a un solo disco; es decir, la probabilidad de fallo del conjunto es igual al producto de las probabilidades de fallo de cada uno de los discos (pues para que el conjunto falle es necesario que lo hagan todos sus discos). El RAID 1 tiene muchas ventajas de administración. Por ejemplo, en algunos entornos 24/7, es posible «dividir el espejo»: marcar un disco como inactivo, hacer una copia de seguridad de dicho disco y luego «reconstruir» el espejo. Esto requiere que la aplicación de gestión del conjunto soporte la recuperación de los datos del disco en el momento de la división. Este procedimiento es menos crítico que la presencia de una característica de snapshot en algunos sistemas de archivos, en la que se reserva algún espacio para los cambios, presentando una vista estática en un punto temporal dado del sistema de archivos. Alternativamente, un conjunto de discos puede ser almacenado de forma parecida a como se hace con las tradicionales cintas. RAID 2 (BIT-LEVEL ECC). Un RAID 2 usa división a nivel de bits con un disco de paridad dedicado y usa un código de Hamming para la corrección de errores. El RAID 2 se usa rara vez en la práctica. Uno de sus efectos secundarios es que normalmente no puede atender varias peticiones simultáneas, debido a que por definición cualquier simple bloque de datos se dividirá por todos los miembros del conjunto, residiendo la misma dirección dentro de cada uno de ellos. Así, cualquier operación de lectura o escritura exige activar todos los discos del conjunto, suele ser un poco lento porque se producen cuellos de botella. Son discos paralelos pero no son independientes (no se puede leer y escribir al mismo tiempo). RAID 3 (STRIPED WITH PARITY). Un RAID 3 divide los datos a nivel de bytes en lugar de a nivel de bloques. Los discos son sincronizados por la controladora para funcionar al unísono. Éste es el único nivel RAID original que actualmente no se usa. Permite tasas de transferencias extremadamente altas. Teóricamente, un RAID 3 necesitaría 39 discos en un sistema informático moderno: 32 se usarían para almacenar los bits individuales que forman cada palabra y 7 se usarían para la corrección de errores. RAID 4 (BLOCKED DATA WITH PARITY). Un RAID 4, también conocido como IDA (acceso independiente con discos dedicados a la paridad) usa división a nivel de bloques con un disco de paridad dedicado. Necesita un mínimo de 3 discos físicos. El RAID 4 es parecido al RAID 3 excepto porque divide a nivel de bloques en lugar de a nivel de bytes. Esto permite que cada miembro del conjunto funcione independientemente cuando se solicita un único bloque. Si la controladora de disco lo permite, un conjunto RAID 4 puede servir varias peticiones de lectura simultáneamente. En principio también sería posible servir varias peticiones de escritura simultáneamente, pero al estar toda la información de paridad en un solo disco, éste se convertiría en el cuello de botella del conjunto. RAID 5 (BLOCKED DATA WITH DISTRIBUTED PARITY). Un RAID 5 (también llamado distribuido con paridad) es una división de datos a nivel de bloques distribuyendo la
información de paridad entre todos los discos miembros del conjunto. El RAID 5 ha logrado popularidad gracias a su bajo coste de redundancia. Generalmente, el RAID 5 se implementa con soporte hardware para el cálculo de la paridad. RAID 5 necesitará un mínimo de 3 discos para ser implementado. • RAID 6 (BLOCKED DATA WITH DOUBLE DISTRIBUTED PARITY). Un RAID 6 amplía el nivel RAID 5 añadiendo otro bloque de paridad, por lo que divide los datos a nivel de bloques y distribuye los dos bloques de paridad entre todos los miembros del conjunto. El RAID 6 no era uno de los niveles RAID originales. También hay niveles RAID anidados creados mediante la combinación de varias formas de RAID. Los más comunes son los siguientes: • RAID 1 (MIRRORED STRIPES). Un RAID 0+1 (también llamado RAID 01, que no debe confundirse con RAID 1) es un RAID usado para replicar y compartir datos entre varios discos. La diferencia entre un RAID 0+1 y un RAID 1+0 es la localización de cada nivel RAID dentro del conjunto final: un RAID 0+1 es un espejo de divisiones. • RAID 10 (STRIPED MIRRORS). Un RAID 1+0, a veces llamado RAID 10, es parecido a un RAID 0+1 con la excepción de que los niveles RAID que lo forman se invierte: el RAID 10 es una división de espejos. En cada división RAID 1 pueden fallar todos los discos salvo uno sin que se pierdan datos. Sin embargo, si los discos que han fallado no se reemplazan, el restante pasa a ser un punto único de fallo para todo el conjunto. Si ese disco falla entonces, se perderán todos los datos del conjunto completo. Como en el caso del RAID 0+1, si un disco que ha fallado no se reemplaza, entonces un solo error de medio irrecuperable que ocurra en el disco espejado resultaría en pérdida de datos.
Capítulo 8: PRINCIPIOS DE ALMACENAMIENTO MAGNÉTICO ALMACENAMIENTO MAGNÉTICO El almacenamiento de datos de forma permanente ó semipermanente, funciona tanto bajo principios ópticos como magnéticos, y en algunos casos, una combinación de ambos. En el caso del almacenamiento magnético el principio se basa en la capacidad de algunos materiales de modificar y mantener un alineamiento del campo magnético de sus partículas en presencia de campos magnéticos de mayor potencia.
HISTORIA DEL ALMACENAMIENTO MAGNÉTICO A lo largo de la historia, se ha buscado el camino para encontrar el sistema más pequeño físicamente y con más capacidad para almacenar datos y tratarlos rápidamente. Herman Hollerith (1860-1929), inventó la máquina tabuladora, a partir de la idea de utilizar tarjetas perforadas. Posteriormente, esta máquina evolucionó y pudo hacer operaciones matemáticas. Fue el principio de IBM, allá por 1924. El sistema de perforación está basado en el sistema binario. La máquina lee y va procesando información, si detecta una perforación, se supone que es un 1, y si no, un 0. La historia del almacenamiento magnético, se remonta a 1949, cuando un grupo ingenieros y científicos de IBM, empezaron a desarrollar un nuevo dispositivo de almacenamiento, que revolucionaria la industria. En 1952, IBM anunció su primer dispositivo de almacenamiento magnético, la IBM 726 que fue la primera cinta magnética, junto con la IBM 701, que fue el primer computador para aplicaciones científicas. En 1956, IBM presentaron el primer sistema de disco magnético, 305 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control). Usó 50 discos de metal de 24 pulgadas con 100 pistas por lado. Podía guardar 5 megabytes de datos y con un costo de 10.000 dólares por MB. Su utilización permitía almacenar y recuperar datos de forma más rápida que si se hiciese en una cinta magnética.
Las cintas perforadas al igual que las tarjetas, también fueron concebidas para los telares mecánicos, en la computación fueron usados para la entrada y salida de datos, cada fila de la cinta representaba un carácter. Era un sistema más fiable y cómodo. Disco Duro es un dispositivo de almacenamiento no volátil, es decir conserva la información que le ha sido almacenada de forma correcta aun con la perdida de energía. Algo también importante además de su capacidad para almacenar información es la velocidad de transferencia en rangos que van de 1.5 Gb/s a 3 Gb/s, con respecto a la velocidad de giro van en rangos desde 5.400 a 15.000 rpm (revoluciones por minuto). Discos flexibles surgieron a finales de los años 60. A simple vista es una pieza cuadrada de plástico, en cuyo interior se encuentra el disco. Es un disco circular flexible y magnético, bastante frágil.
USO DE CAMPOS MAGNÉTICOS PARA ALMACENAR DATOS El campo magnético es una región del espacio en la cual una carga eléctrica puntual, que se desplaza a una velocidad, sufre los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad como al campo, llamada inducción magnética. Electromagnetismo: es una rama de la Física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday. La Ley de Faraday establece que la corriente inducida en un circuito es directamente proporcional a la rapidez con que cambia el flujo magnético que lo atraviesa.
FIGURA 8.1 Ferromagnetismo es un fenómeno físico en el que se produce ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección y sentido. - Sustancias más conocidas son, Hierro (Fe), Cobalto (Co), Níquel (Ni). - Dividido en dominios - Importante: Las sustancias ferromagnéticas permanecen magnetizadas incluso cuando desaparece el campo. - Relación entre magnetización del material y el campo magnético externo: - Si sube el campo magnético, sube la magnetización. - Si el campo magnético baja, la magnetización baja, pero menos de lo que sube. - Si el campo magnético llega a cero, queda algo de magnetización: Remanencia. - Llega a desaparecer si se aplica el campo magnético en sentido contrario: Coercitividad. - Si representamos el valor del campo magnético en función del valor de la corriente que circula, tenemos el llamado ciclo de histéresis.
DISEÑO DE LAS CABEZAS DE LECTURA Y ESCRITURA Usualmente se tiene una cabeza de lectura/escritura por cada lado de plato, y estas están conectadas a un solo mecanismo de movimiento, por lo tanto, se mueven por el plato al unísono
FIGURA 8.2
FIGURA 8.3 Las cabezas son el componente más costoso de un disco duro, y sus características ejercen gran impacto en el diseño y rendimiento del disco duro. No obstante su alto costo, mantienen un diseño básico y un objetivo relativamente simple. Una cabeza es una pieza de material magnético, cuya forma es parecida a una letra "C" con una pequeña abertura (gap). Una bobina de alambre se enrolla en este núcleo para construir un electromagneto. Para la escritura en el disco, la corriente que circula por la bobina crea un campo magnético a través del gap, el cual magnetiza la cubierta del disco bajo la cabeza. Para leer desde el disco, la cabeza detecta un pulso de corriente electrónica que corre por la bobina cuando la abertura pasa por arriba de una reversión de flujo en el disco.
FERRITO Es el tipo tradicional en el diseño de cabezas magnéticas. Estas cabezas tienen un recubrimiento de óxido ferroso envuelto en bobinas electromagnéticas. Se produce un campo magnético al energizar las bobinas.
METAL EN ABERTURA Son básicamente una versión extendida del diseño de las cabezas de ferrito. En estas, una sustancia metálica es rociada en la abertura de grabación en la esquina guía de la cabeza. Este material ofrece mayor resistencia a la saturación magnética, permitiendo mayores densidades de grabación.
PELÍCULA DELGADA Tienen un recubrimiento que es una combinación de Fe y Ni, éste material encierra la abertura de la cabeza, minimizando el riesgo de daño por hacer contacto con el medio magnético.
RESISTENCIA MAGNÉTICA Estas son relativamente una tecnología nueva, hoy en día son un diseño superior. Actualmente las unidades de 3½ de más de 1 Gb usan cabezas de resistencia magnética.
RESISTENCIA MAGNÉTICA GIGANTE La magnetorresistencia gigante es un efecto mecánico cuántico que se observa en estructuras de película delgada compuestas de capas alternadas ferromagnéticas y no magnéticas. Se manifiesta en forma de una bajada significativa de la resistencia eléctrica observada bajo la aplicación de un campo magnético externo: cuando el campo es nulo, las dos capas ferromagnéticas adyacentes tienen una magnetización antiparalela puesto que están sometidas a un acoplamiento ferromagnético débil entre las capas. Bajo efecto de un campo magnético externo, las magnetizaciones respectivas de las dos capas se alinean y la resistencia de la multicapa cae de manera súbita. Los spines de los electrones de la sustancia no magnética se alinean en igual número de manera paralela y antiparalela al campo magnético aplicado, y por tanto sufren un cambio de difusión magnética en una menor medida respecto a las capas ferromagnéticas que se magnetizan de forma paralela.
DESLIZADORES DE LA CABEZA El término control deslizante describe el cuerpo de material que soporta el cabezal de la unidad actual. El deslizador es lo que realmente flota o se desliza sobre la superficie del disco, que lleva la cabeza a la distancia correcta a partir del medio para la lectura y la escritura. Deslizadores de edad avanzada parecen a un trimarán, con dos vainas fuera de borda que flotan a lo largo de la superficie de los medios de disco y una parte central "casco" que en realidad lleva la cabeza y de lectura / escritura brecha. La tendencia hacia unidades de formato cada vez más pequeñas ha obligado a los deslizadores ser más pequeños también. El típico diseño slider Mini-Winchester era unos 4 mm × 3,2 mm × 0,86 mm de tamaño. Ya que la mayoría de fabricantes de cabeza se han trasladado a más pequeño Micro, Nano, Pico, o deslizadores Femto. Los deslizadores Femto en uso hoy en día son extremadamente pequeños sobre el tamaño de la bola en la punta de un bolígrafo. Pico y Femto controles deslizantes se montan utilizando cable de interconexión de flex (FIC) y el chip en cerámica (COC) tecnologías que permiten que el proceso sea completamente automatizado. La figura 8.4 muestra las características de los diversos tipos de controles deslizantes utilizados en unidades de disco duro.
FIGURA 8.4
ESQUEMAS DE CODIFICACIÓN DE DATOS Esquemas de codificación empleados en el almacenamiento de datos en los discos duros y otros sistemas magnéticos. Sirve para codificar datos en pulsos magnéticos.
CÓDIGO FM Un controlador de FM (Frecuency Modulation) interpreta un pulso de la cabeza del disco como un 1 binario y la falta o ausencia como un 0. En la codificación FM, se tiene un Clock Bit y un Data Bit por cada celda. Para escribir, cuando haya un 1, se pondrá un Clock Bit y un Data Bit, en cambio sí es 0, será un Clock Bit.
CÓDIGO MFM El código MFM (Modified Frecuency Modulation) se deriva del código FM, en donde se han eliminado los impulsos de reloj innecesarios. Las propiedades de este código son parecidas a las del FM, pero permite tener una densidad de grabación doble. Este código es muy utilizado en la grabación de los disquetes de doble densidad. Se escribe un único Clock Bit, si el anterior y el siguiente son 0. Para escribir, no se tiene en cuenta solo el bit actual, sino también el anterior.
FIGURA 8.5
CODIFICACIÓN RLL Permite tiempos de accesos más veloces y aumenta la capacidad de almacenamiento de una unidad con respecto al sistema MFM. Se calcula que RLL almacena un 50% más de datos por disco que el MFM, pero necesita más tiempo de procesamiento. También la circuitería lógica es más complicada que la MFM.
FIGURA 8.6
FIGURA 8.7
COMPARACIÓN DE ESQUEMAS DE CODIFICACIÓN
FIGURA 8.8 La codificación de FM es fácil de explicar. Cada celda de bits tiene dos células de transición: una para la información de reloj y otra para los datos. Todas las células de la transición de reloj contienen transiciones del flujo, y las células de transición de datos contienen una transición de flujo sólo si los datos es un bit 1. Ninguna transición está presente cuando los datos tienen un valor de bit 0. A partir de la izquierda, el primer bit de datos es 0, que decodifica como un patrón de transición de flujo de TN. El siguiente bit es un 1, que decodifica como TT. El siguiente bit es 0, que decodifica como TN, y así sucesivamente. El esquema de codificación de MFM también tiene reloj y células de transición de datos para cada bit de datos a ser registrados. Como se puede ver, sin embargo, las células de transición de reloj tienen una transición del flujo sólo cuando un bit 0 se almacena tras otro bit 0. A partir de la izquierda, el primer bit es un 0, y el bit precedente es desconocido (asumir 0), por lo que el patrón de transición de flujo es TN para ese bit. El siguiente bit es un 1, la cual siempre decodifica a un patrón de células de transición de NT. El siguiente bit es 0, que fue precedida por 1, por lo que el patrón almacenado es NN. El patrón de RLL 2,7 es más difícil de ver, ya que codifica grupos de bits en lugar de bits individuales. A partir de la izquierda, el primer grupo que coincide con los grupos que figuran en la Tabla 8.3 son los tres primeros bits, 010. Estos bits se traducen en un modelo de transición de flujo de TNNTNN. Los siguientes dos bits, 11, se traducen como un grupo para TNNN, y el último grupo, 000 bits, la conversión a NNNTNN para completar el octeto. Como se puede ver en este ejemplo, no se necesitan bits adicionales para terminar el último grupo.
DECODIFICADORES DE RESPUESTA PARCIAL Y MÁXIMA PROBABILIDAD Debido en gran parte al uso de las cabezas MR acopladas con canales de lectura PRML (PartialResponse, Maximum-Likehood, técnica de codificación y almacenamiento de datos), utilizando un solo plato de almacenamiento, un disco de 1 GB o de más capacidad fuese realidad. Esta tecnología permite aumentar la cantidad de datos almacenados en un disco fuente hasta en un 40%. El controlador analiza la secuencia de datos de la señal analógica que recibe, utilizando la señal digital de muestreo, tratamiento y detección de algoritmos y predice la secuencia de bits de datos con más probabilidades de ser representado.
MEDIDAD DE CAPACIDAD Los prefijos usados para medidas de byte normalmente son los mismos que los prefijos del SI utilizados para otras medidas, pero tienen valores ligeramente distintos. Para prefijos para medidas
de byte, se utilizan para múltiplos en base 2. Para prefijos del SI, se utilizan múltiplos en base 10. En diciembre de 1998, CEI (Comisión Electrotécnica Internacional), creo una serie de prefijos nuevos, basándose en la primera sílaba de cada prefijo del SI y añadiéndoles un sufijo “bi” (binario). De esta forma, se evitaban confusiones, ya que los prefijos del SI siempre tendrán los valores de potencias de 10 y nunca deberán ser usados como potencias de 2.
FIGURA 8.9
DENSIDAD DE ÁREA Es la capacidad de almacenar más datos en menos espacio. Empiezan a aparecer las primeras unidades de disco diseñadas con la tecnología de grabación magnética perpendicular (PMR).
FIGURA 8.10
PMR Consiste en la alineación vertical de los bits de datos en la superficie del disco, lo cual ocupa menos espacio que la orientación horizontal propia de la tecnología actual de grabación longitudinal. Para poder ser grabados y leídos con precisión, los bits perpendiculares requieren una asociación más cercana entre los cabezales de lectura/escritura y el medio de grabación, debido a que están más juntos que los bits horizontales.
Capítulo 9: ALMACENAMIENTO EN UN DISCO DURO Definición de HDD (Hard Disc Drive) Es una de las partes más importantes y todavía misteriosas de una computadora. HDDS son unidades de almacenamiento no volátil/semipermanente (el dispositivo retiene los datos aun cuando no se le suministra energía). Por lo que los HDDs almacenan datos cruciales, las consecuencias de las fallas normalmente son muy serias. Para construir, mantener, usar o actualizar un disco duro, es necesario saber cómo funciona. Los discos duros contienen discos rígidos circulares, usualmente construidos de aluminio o vidrio (Figura 9.1). A diferencia de los disquetes los discos no se pueden doblar, de ahí viene el término “Disco Duro”. En la mayoría de los dispositivos no se pueden sacar los discos, por esta razón es que a veces también se los llama unidades de disco fijas.
Avances El primer HDD apareció el año 1956. Un año después, Cyril Northcote Parkinson publicó su famosa compilación de ensayos titulada “Parkinson’s Law” (Ley de Parkinson), que comenzaba con la sentencia “El trabajo se expande tanto para llenar el tiempo disponible para su terminación”. Esta ley se puede aplicar a este tipo de dispositivos: “Los datos se expanden tanto como para llenar el espacio disponible para su almacenamiento”. Lo que significa que no importa el tamaño de un dispositivo, ya que siempre hay una forma de llenarlo. Las capacidades máximas de almacenamiento han aumentado desde 5MB, dispositivos de altura máxima de 5 1/4 pulgadas disponibles en 1981, hasta 3TB, los de altura media del 2011 de 3 1/2 pulgadas, 1.5TB para laptop de discos de 2 1/2 pulgadas y 250GB para los de 1.8 pulgadas. Los discos duros de menos de 200 GB son poco comunes en los nuevos ordenadores de escritorio e incluso portátiles. La transferencia de datos se ha incrementado desde aproximadamente 100KBps de la IBM XT in 1983 hasta más de 100MBps en algunas de las unidades más rápidas hoy en día. El tiempo que un cabezal tarda en llegar a un cilindro se ha decrementado significativamente, desde 85ms (milisegundos) en la IBM del 1983 con un disco de 10MB hasta 3.3ms para los discos de 15,000 rpm de nuestros días.
Factores de forma La estandarización ha sido siempre la clave de la industria de PCs. Esto es evidente en los factores de forma físicos y eléctricos de las unidades de disco modernas. Gracias a los estándares industriales de factores de forma se puede armar un sistema con un chasís de un fabricante e instalar físicamente y eléctricamente una unidad de diferente fabricante. Estos estándares nos aseguran que cualquier unidad disponible coincidirá con cualquier chasís, tarjeta madre o cables. Los estándares se crean de la siguiente forma: un fabricante hace popular su producto y otros copian o clonan los parámetros y así crean más productos que son física y eléctricamente compatibles. También hay comités y grupos dedicados a establecer ciertos estándares. A lo largo de los años las unidades de disco han sido introducidas con diferentes factores de forma con estándares industriales, que normalmente se han identificado por el tamaño aproximado de los discos que contiene el dispositivo.
Mecanismo La construcción física básica de un HDD consiste en discos giratorios con cabezas que se mueven sobre los mismos para almacenar datos en pistas y sectores. Los cabezales leen y escriben información en círculos concéntricos llamados pistas, que están divididos en segmentos llamados sectores que normalmente guardan 512 o 4,096 bytes cada uno. Véase la Figura 9.2).
Los HDDs tienen múltiples discos, que están apilados uno sobre otro y giran en armonía. Cada uno tiene dos lados disponibles para almacenamiento de datos. La mayoría de los HDDs tienen dos o tres platos/discos que resultan cuatro o seis lados, pero han existido dispositivos de hasta más de 12 discos y 24 lados con 24 cabezas lectoras como por ejemplo: Seagate Barracuda 180. Como se puede ver en la figura 9.3, los discos apilados forman un cilindro. Las cabezas se mueven al unísono ya que todas dependen de un soporte de movimiento común.
En un principio, la mayoría de los discos duros se giraban a 3600 rpm - aproximadamente 10 veces más rápido que una unidad de disco floppy . Durante muchos años, 3.600 rpm era más o menos común para los discos duros. Ahora, sin embargo , la mayoría de unidades giran mucho más rápido. Aunque las velocidades pueden variar, los platos de las unidades modernas normalmente giran, ya sea a 4.200 rpm, 5.400 rpm, 7.200 rpm, 10.000 rpm, o 15.000 rpm . La mayoría de las unidades de la edición estándar que se encuentran en las PCs de hoy giran a 7.200 rpm, con modelos de alto rendimiento que giran a 10.000 rpm, aunque todavía existen unidades que trabajan a 5.400 rpm. Algunos de las pequeñas unidades portátiles de 2 1/2-pulgadas funcionan a sólo 4.200 rpm para conservar la energía y unidades de 15.000 rpm por lo general se encuentran solamente en las estaciones de trabajo de alto rendimiento o servidores, sus precios son más altos, la generación de calor y el ruido pueden ser más fáciles de tratar. Altas velocidades de rotación combinadas con un mecanismo de posicionamiento rápido de las cabezas y más sectores por pista son detalles que hacen que un disco duro sea mucho más rápido/eficiente.
Las cabezas de la mayoría de los discos duros no tocan los platos durante el funcionamiento normal. Éstas no descansan en los discos cuando la unidad está apagada. En la mayoría de las unidades, cuando no se le suministra corriente eléctrica, las cabezas se mueven al cilindro más interno, donde aterrizan en la superficie del plato. Esto se conoce como CSS ( Contact Start Stop / Contacto de inicio y suspensión ). Cuando la unidad está encendida, las cabezas se deslizan sobre la superficie del plato a medida que giran hacia arriba, hasta que un delgado colchón de aire se acumula entre las cabezas y superficie del disco, haciendo que las cabezas se levanten y permanezcan suspendidas a insignificante distancia por encima o por debajo de la bandeja/plato. Si el colchón de aire se ve perturbado por una partícula de polvo o de un golpe, la cabeza puede entrar en contacto con el plato mientras está girando a toda velocidad. El contacto con la pila de discos es suficientemente fuerte como para hacer daño, y una falla de este tipo es denominada fallo del sistema principal. El resultado de este fallo puede ser desde la pérdida de pocos bytes de datos hasta una unidad completamente en ruinas. La mayoría de las unidades tienen lubricantes especiales en los platos y en las superficies duras para que puedan soportar los "aterrizajes y despegues”.
Formatos de un disco (Físico y Lógico) Cuando se formatea un disquete en blanco, el Explorador de Windows o el comando FORMAT realiza ambos tipos de formatos simultáneamente (físico y lógico). Si el disco ya se ha formateado, DOS y Windows se ocuparán solamente de hacer un formato de alto nivel. El uso de múltiples sistemas o sistemas de archivos en un disco duro es posible mediante la partición, que crea múltiples volúmenes en la unidad. Una unidad de volumen o lógica es cualquier sección del disco al que el sistema operativo le asigna una letra de unidad o nombre. En consecuencia, la preparación de un disco duro para almacenamiento de datos consta de tres pasos: 1. Formato de bajo nivel (LLF, hecho en la fábrica) 2. Particiones 3. Formato de Alto Nivel (HLF)
Formato de bajo nivel Durante un formateo de bajo nivel, las pistas se dividen en un número específico de sectores, se crean intersectores e interpistas y se graba la información de remolque de la cabecera. Las áreas de datos del sector se llenan con un valor de byte/patrón de prueba. Para los disquetes, el número de sectores grabados en cada pista depende del tipo de disquete y unidad. Para los discos duros, el número de sectores por pista depende de la unidad y de la interfaz de controlador. Prácticamente todas las unidades ATA utilizan una técnica llamada grabación de bits por zonas ( ZBR ), a veces abreviado a grabación zonal. Sin grabación zonal, el número de sectores ( y por consiguiente bits) en cada pista es constante. Esto significa que el número real de bits por pulgada varía. Existen más bits por pulgada en las pistas internas, y en el exterior de manera contraria. La velocidad de datos y la velocidad de rotación se mantendrán constantes, al igual que el número de bits por pista. En la figura 9.4 se muestra una unidad de almacenamiento con el mismo número de sectores por pista y en la figura 9.5 una unidad de almacenamiento ZBR.
Partes Una pista es un anillo de datos sobre un lado de un disco. Una pista del disco es demasiado grande para organizar datos de manera efectiva como una mínima unidad de almacenamiento. Las pistas individuales pueden almacenar más de un megabyte de datos, lo que provocaría ineficiencia al almacenar archivos pequeños. Por esa razón, las pistas se dividen en varias divisiones numeradas: sectores. Éstos representan piezas en forma de arco de la pista. En varios tipos de unidades de disco se reparten las pistas en diferentes números de sectores, dependiendo de la densidad de las pistas. Por ejemplo, los formatos de disquete utilizan 8 a 36 sectores por pista, aunque los discos duros por lo general almacenan datos con una densidad más alta y hoy en día llega a tener hasta 2.000 o más sectores físicos por seguimiento. Los sectores en una pista se numeran empezando por 1, a diferencia de los cabezales o cilindros que se numeran empezando por 0. Cada sector puede almacenar 512 o 4096 bytes de datos, sin embargo, los bytes adicionales de almacenamiento se utilizan en cabeceras sectoriales y remolques para administrar las pistas y sectores. Se crean márgenes de almacenamiento durante el proceso de formateo de bajo nivel, lo cual sólo se puede hacer en la fábrica para las unidades modernas. El proceso de formateo de bajo nivel (y a veces el de alto nivel) llena los campos de datos del sector con algún valor o valores específicos, como F6H (hexadecimal), 00H, o algún patrón de prueba utilizada por el fabricante de la unidad. Ciertos patrones de bits son más difíciles de decodificar/codificar, por lo que estos patrones se utilizan poco, cuando el fabricante está poniendo a prueba la unidad durante el formateo inicial. De esta manera, el fabricante puede identificar con más precisión los sectores marginales durante la prueba. Cada sector físico contiene una serie de campos e incluye los siguientes: GAP (un espacio que separa sectores que permite sincronización y variaciones de velocidad de rotación), ID (La información que identifica la dirección de ubicación física y el estado del sector), Sync (Referencia de sincronización), Adress Mark (marca que indica dónde empieza el archivo de datos), Data (Los 512 o 4,096 bytes para guardar datos), ECC (Error correction code/ código de corrección de errores, un número calculado a través de un polinomio complejo que puede detectar e incluso corregir errores en los datos que se leen). Refiriéndose a los componentes físicos mecánicos que tienen los HDD podemos nombrar: • Platos del disco •
Cabezas de lectura/escritura
•
Mecanismo de accionamiento de la cabeza
•
Motor del cabezal (dentro del eje central de los platos)
•
Tarjeta lógica (controlador o circuito impreso)
•
Cables y conectores
•
Piezas de configuración (jumpers, switches) Véase figuras 9.6, 9.7, 9.8.
Particionamiento La creación de una partición en un disco duro le permite organizar mejor los sistemas de archivos separados, cada uno en su propia partición. Cada sistema de archivos puede entonces utilizar su propio método de asignación de espacio de archivos en unidades lógicas llamadas clústeres o unidades de asignación/distribución. Cada unidad de disco duro debe tener al menos una partición y puede tener hasta cuatro particiones. Tres sistemas de archivos son comúnmente utilizados por los sistemas operativos de PCs hoy en día ■ FAT (tabla de distribución de archivos) ■ FAT32 (FAT de 32 bits ) - Un sistema opcional de archivo soportado por Windows 95 OSR2 y posteriores que usa números de 32 bits para ubicar clústeres. ■ NTFS El sistema de archivos nativo de Windows NT y posterior compatible con nombres de archivo de hasta 256 caracteres de longitud y particiones de hasta exabytes. NTFS también proporciona varios atributos y características de seguridad del sistema de archivos que no existen en el sistema de archivos FAT.
Formato de alto nivel Durante el formato de alto nivel, el sistema operativo escribe las estructuras de sistemas de archivos necesarias para administrar archivos y datos en el disco. Estas estructuras de datos permiten que el sistema operativo organice el espacio en el disco, sin perder de vista archivos e incluso ordenando áreas defectuosas de manera que no causen problemas. El formateo de alto nivel no es realmente un formateo físico de la unidad (excepto con los disquetes de algunos casos), sino más bien la creación de una tabla de contenidos para el disco. Formatos de bajo nivel de las unidades de disco duro modernas se llevan a cabo por el fabricante y técnicamente no pueden ser alterados por el usuario. La mayoría de los fabricantes de discos duros crean programas de inicialización y de prueba disponibles para los usuarios, éstos son el moderno reemplazo de programas con formato de bajo nivel. Aunque los programas de inicialización no vuelven a crear el sector de encabezamiento, los programas más bien reescriben esta parte de datos de todos los sectores, para así volver a su configuración inicial reparar defectos, incluso tienen la capacidad de reasignar sectores de repuesto para sustituir sectores defectuosos. Normalmente, la única vez que se ejecuta un programa de inicialización es cuando se está tratando de reparar un formato que se encuentra dañado ( con partes ilegibles en el disco ) o en algunos casos cuando se quiere borrar todos los datos de la unidad.
Configuración/Preparación para un HDD Para configurar una unidad de disco duro para instalarlo en un sistema, por lo general, debe establecer varios puentes (y, posiblemente, resistencias terminales) adecuadamente. Estos artículos varían de acuerdo al tipo de interfaz de la unidad de apoyo, pero puede variar ligeramente de una unidad a otra también.
Características de un HDD Para tomar la mejor decisión en la compra de un disco duro para el sistema o para entender lo que distingue una marca de disco duro de otro, debe tener en cuenta muchas características. En esta sección se examina algunas de las cuestiones que debe considerar al evaluar las unidades: • Capacidad •
Rendimiento
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Confiabilidad
•
Costo
Capítulo 10: Flash y almacenamiento extraíble Dispositivos de almacenamiento alternativo Desde mediados de la década de 1980, el dispositivo de almacenamiento principal utilizado por las computadoras ha sido la unidad de disco duro. Sin embargo, más recientemente el almacenamiento basado en flash incluyendo discos SSD (unidades de estado sólido) está siendo cada vez más utilizado como sustituto del disco duro. Aunque los SSDs pueden reemplazar físicamente una unidad de disco duro (HDD), que funcionan con otros principios y requieren un tratamiento diferente al utilizado para discos duros convencionales. Los dispositivos de almacenamiento extraíble secundarios tales como los dispositivos de memoria flash, unidades ópticas, unidades de cinta magnética, discos duros multimedia extraíble e incluso unidades de disco han sido suplementos útiles para copias de seguridad de datos, transporte de datos entre computadoras, y almacenamiento temporal, y almacenamiento primario.
Tipos de tarjetas de memoria flash Una tarjeta de memoria o tarjeta de memoria flash es un dispositivo de almacenamiento que conserva la información que le ha sido almacenada de forma correcta aun con la pérdida de energía; es decir, es una memoria no volátil. • CompactFlash (CF).CompactFlash (CF) fue originalmente un tipo de dispositivo de almacenamiento de datos, usado en dispositivos electrónicos portátiles. Como dispositivo de almacenamiento, suele usar memoria flash en una carcasa estándar, y fue especificado y producido por primera vez por SanDisk Corporation en 1994. El formato físico sirve ahora para una gran variedad de dispositivos. Principalmente hay dos tipos de tarjetas CF, el Tipo I y el Tipo II, ligeramente más grueso. Hay tres velocidades de tarjetas (CF original, CF de Alta Velocidad (usando CF+/CF2.0) y CF de Alta Velocidad (Usando CF3.0). La ranura CF de Tipo II es usada por Microdrives y algunos otros dispositivos. CF estaba entre los primeros estándares de memoria flash para competir con las anteriores, y de un tamaño mayor, tarjetas de memoria PC Card Tipo I, y se fabricó originalmente a partir de memorias flash basadas en NOR de Intel, aunque finalmente se pasó a usar NAND. CF está entre los formatos más antiguos y exitosos, y se ha introducido en un nicho en el mercado profesional de las cámaras. Se ha beneficiado de tener tanto un buen coste en relación a la capacidad de la memoria comparado con otros formatos, como de tener, generalmente, mayores capacidades disponibles que los formatos más pequeños. Las tarjetas CF pueden ser usadas directamente en una ranura PC Card con un adaptador enchufable, y con un lector, en cualquier puerto común como USB o FireWire. Además, gracias a su mayor tamaño en comparación con las tarjetas más pequeñas que aparecieron posteriormente, muchos otros formatos pueden ser usados directamente en una ranura de tarjeta CF con un adaptador (incluyendo SD/ MMC, Memory Stick Duo, xD-Picture Card en una ranura de tipo I, y SmartMedia en una de Tipo II, a fecha de 2005) (algunos lectores de multi-tarjetas usan CF para E/S igualmente). • SmartMedia (SM).La SmartMedia era una de las primeras tarjetas de memoria más pequeñas y delgadas, se usaba como almacenaje de dispositivo portátil, para sacarla fácilmente y usarla en un PC. Fue popular en cámara digital, y en 2001 acaparaba la mitad de ese mercado. Fue respaldada por Fuji y Olympus, aunque el formato ya empezaba a tener problemas. No había tarjetas mayores de 128 MB, y las cámaras compactas alcanzaron un tamaño donde hasta las SmartMedia eran demasiado grandes. Toshiba cambió a tarjetas Secure Digital, y Olympus y Fuji a xD. SmartMedia quedó sin apoyos en PDA, MP3, o libros electrónicos, como hallaron otros formatos. No tenía capacidad ni flexibilidad. Consiste en un único chip flash NAND metido en una delgada carcasa plástica (aunque algunas tarjetas de mayor capacidad contienen múltiples chips enlazados). Carece de controlador integrado,
lo que la mantuvo barata. Esta característica causó problemas más tarde, pues algunos dispositivos antiguos necesitaron actualizaciones de firmware para manejar tarjetas de mayor capacidad. También hizo imposible el “wear leveling” automático - proceso para evitar el desgaste prematuro de un sector mapeando las escrituras a otros sectores en la tarjeta. Una ventaja que mantiene sobre otros formatos es la capacidad de usarla en una disquetera de 3,5" con un adaptador FlashPath. Puede ser el único modo de usar memoria flash en hardware muy viejo. El problema es que es muy lento: la lectura/escritura se limita a velocidades de disquete. Tienen dos formatos, 5V y 3,3V (a veces indicado como 3V). La carcasa difiere en la posición de la esquina cortada. Muchos dispositivos SmartMedia antiguos sólo soportan tarjetas de 5V, y muchos nuevos sólo las de 3,3V; para proteger a éstas de dañarlas en dispositivos sólo de 5V, el lector debe tener alguna seguridad mecánica (ej.: detectar el tipo de esquina) para no permitir su inserción, pero algunos lectores baratos no operan así, y las dañarían. Se recomienda usar lectores de voltaje dual. • MultiMediaCard (MMC) Es un estándar de tarjeta de memoria. Prácticamente igual a la Secure Digital, carece de la pestaña de seguridad que evita sobrescribir la información grabada en ella. Su forma está inspirada en el aspecto de los antiguos disquetes de 3,5 pulgadas. Actualmente ofrece una capacidad máxima de 8 GB. Presentada en 1997 por Siemens AG y SanDisk, se basa en la memoria flash de Toshiba base NAND, y por ello es más pequeña que sistemas anteriores basados en memorias flash de Intel base NOR, tal como la CompactFlash. MMC tiene el tamaño de un sello de correos: 24 mm x 32 mm x 1,4 mm. Originalmente usaba una interfaz serie de 1-bit, pero versiones recientes de la especificación permite transferencias de 4 o a veces incluso 8 bits de una vez. Han sido más o menos suplantadas por las Secure Digital (SD), pero siguen teniendo un uso importante porque las MMCs pueden usarse en la mayoría de aparatos que soportan tarjetas SD (son prácticamente iguales), pudiendo retirarse fácilmente para leerse en un PC. Las MMC están actualmente disponibles en tamaños de hasta 8GB anunciados, aún no disponibles. Se usan en casi cualquier contexto donde se usen tarjetas de memoria, como teléfonos móviles, reproductores de audio digital, cámaras digitales y PDAs. Desde la introducción de la tarjeta Secure Digital y la ranura SDIO (Secure Digital Input/Output), pocas compañías fabrican ranuras MMC en sus dispositivos, pero las MMCs, ligeramente más delgadas y de pines compatibles, pueden usarse en casi cualquier dispositivo que soporte tarjetas SD si lo hace su software/firmware. • SecureDigital (SD).Es un formato de tarjeta de memoria inventado por Panasonic. Se utiliza en dispositivos portátiles tales como cámaras fotográficas digitales, PDA, teléfonos móviles, computadoras portátiles e incluso videoconsolas (tanto de sobremesa como portátiles), entre muchos otros. Estas tarjetas tienen unas dimensiones de 32 mm x 24 mm x 2,1 mm. Existen dos tipos: unos que funcionan a velocidades normales, y otros de alta velocidad que tienen tasas de transferencia de datos más altas. Algunas cámaras fotográficas digitales requieren tarjetas de alta velocidad para poder grabar vídeo con fluidez o para capturar múltiples fotografías en una sucesión rápida. Los dispositivos con ranuras SD pueden utilizar tarjetas MMC, que son más finas, pero las tarjetas SD no caben en las ranuras MMC. Asimismo, se pueden utilizar en las ranuras de CompactFlash o de PC Card con un adaptador. Sus variantes MiniSD y MicroSD se pueden utilizar, también directamente, en ranuras SD mediante un adaptador. Las normales tienen forma de ם. Hay algunas tarjetas SD que tienen un conector USB integrado con un doble propósito, y hay lectores que permiten que las tarjetas SD sean accesibles por medio de muchos puertos de conectividad como USB, FireWire y el puerto paralelo común. Las tarjetas SD también son accesibles mediante una disquetera usando un adaptador FlashPath. • Memory Stick.-
Dentro de dicha familia se incluye la Memory Stick Pro, una versión posterior que permite una mayor capacidad de almacenamieno y velocidades de trasferencia de archivos más altas, la Memory Stick Pro Duo, además de una serie nueva que permite mayor velocidad de lectura y transferencia, [(Memory Stick Pro-HG Duo)], una versión de menor tamaño que el Memory Stick y la Memory Stick Micro o M2 de tamaño similar a una microSD card y muy empleada en teléfonos móviles. En la actualidad diversas empresas han comercializado adaptadores de Memory Stick Pro Duo y Memory Stick que permiten emplear tarjetas de memoria microSD card en los dispositivos diseñados para un Memory Stick. La Memory Stick incluye un amplio rango de formatos actuales, incluyendo dos factores de forma diferentes. La Memory Stick original era aproximadamente del tamaño y espesor de una goma de mascar y venía con capacidades de 128 MiB hasta 2 GiB.Después Sony introdujo Memory Stick PRO Duo, de más capacidad que la memory stick normal, llegando a tener entre 4 y 32 GiB . • xD-Picture Card Es un formato de tarjeta de memoria desarrollado por Olympus y Fujifilm, y utilizado para sus cámaras de fotos digitales. Actualmente se las puede encontrar en 8 diferentes modelos: 16MB, 32MB, 64MB, 128MB, 256MB, 512MB, 1GB y 2GB. Fue presentada por primera vez en 2002. Olympus y Fujifilm, pero puede ser utilizada por otros dispositivos utilizando adaptadores provistos por el fabricante, los cuales posibilitan su uso como disco USB o que pueda ser conectado a una computadora portátil mediante un adaptador de tarjeta PCMCIA. • Solid-State drive (SSD) Una unidad de estado sólido o SSD (acrónimo en inglés de solid-state drive) es un dispositivo de almacenamiento de datos que usa una memoria no volátil, como la memoria flash, o una memoria volátil como la SDRAM, para almacenar datos, en lugar de los platos giratorios magnéticos encontrados en los discos duros convencionales. En comparación con los discos duros tradicionales, las unidades de estado sólido son menos sensibles a los golpes, son prácticamente inaudibles y tienen un menor tiempo de acceso y de latencia. Las SSD hacen uso de la misma interfaz que los discos duros y, por lo tanto, son fácilmente intercambiables sin tener que recurrir a adaptadores o tarjetas de expansión para compatibilizarlos con el equipo. Aunque técnicamente no son discos, a veces se traduce erróneamente en español la "D" de SSD como disk cuando, en realidad, representa la palabra drive, que podría traducirse como 'unidad' o 'dispositivo'. A partir de 2010, la mayoría de los SSD utilizan memoria flash basada en compuertas NAND, que retiene los datos sin alimentación. Para aplicaciones que requieren acceso rápido, pero no necesariamente la persistencia de datos después de la pérdida de potencia, los SSD pueden ser construidos a partir de memoria de acceso aleatorio (RAM). Estos dispositivos pueden emplear fuentes de alimentación independientes, tales como baterías, para mantener los datos después de la desconexión de la corriente eléctrica. 1 Se han desarrollado dispositivos que combinan ambas tecnologías, es decir discos duros y memorias flash, y se denominan discos duros híbridos (HHD), que intentan aunar capacidad y velocidad a un precio inferior a un SSD. • Dispositivos USB Una memoria USB (de Universal Serial Bus) es un dispositivo de almacenamiento que utiliza una memoria flash para guardar información. Se le conoce también, entre otros nombres, como lápiz de memoria, memoria externa o lápiz USB, siendo así innecesario la voz inglesa pen drive o pendrive. Estas memorias se han convertido en el sistema de almacenamiento y transporte personal de datos más utilizado, desplazando en este uso a los tradicionales disquetes y a los CD. Se pueden encontrar en el mercado fácilmente memorias de 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 GB, y hasta 1 TB. Las memorias con capacidades más altas pueden aún estar, por su precio, fuera del rango del "consumidor doméstico". Esto supone, como mínimo, el equivalente a 180 CD de 700 MB o 91 000 disquetes de 1440 KiB aproximadamente.
Lectores de tarjetas de memoria flash Al igual que con cualquier problema de almacenamiento, se debe comparar las características de cada producto respecto a sus necesidades. Se debe verificar los siguientes aspectos antes de comprar los dispositivos basados en memoria flash: • ¿Qué dispositivos de memoria flash soporta sus dispositivos (cámara)? Aunque existen adaptadores que permiten a distintos tipos de dispositivos relacionarse con su memoria flash, para obtener mejores resultados debe utilizar el tipo de memoria flash para cual el dispositivo ha sido diseñado. •
¿Qué capacidad soportan sus dispositivos? Las memorias flash están disponibles cada vez en capacidades crecientes, pero no todos los dispositivos pueden manejar los flashes de mayor capacidad. Se debe investigar (por medio de sitios web) características y compatibilidad entre su memoria y su dispositivo.
•
¿Existen dispositivos de memoria flash que sean mejor que otros? Algunos fabricantes han añadido mejoras a los requisitos básicos para los dispositivos de memoria flash, como mayor velocidad de escritura y más seguridad incorporada. Tenga en cuenta que estas características por lo general están diseñadas para usarlas solamente con cámaras digitales.
Lectores de tarjetas de memoria Flash Se puede comprar varios tipos de dispositivos para permitir que los datos de tarjetas de memoria flash sean leídos por una PC. Si bien es posible conectar la mayoría de las cámaras digitales a un PC a través de USB, en muchos casos, se debe utilizar cables personalizados.
Lectores de Tarjetas Las principales empresas que producen productos de tarjetas flash se ocupan también de vender lectores de tarjetas que se pueden utilizar para transferir datos de memorias flash a PCs. Estos lectores de tarjetas por lo general se conectan a los puertos USB del ordenador para el acceso rápido a los datos almacenados. Además de proporcionar la transferencia rápida de datos, los lectores de tarjetas ahorran la energía de la batería del dispositivo ya que la cámara en sí no se necesita para la transferencia de datos. Debido a que los usuarios de computadoras y dispositivos electrónicos podrían tener dispositivos que utilizan dos o más tipos de memoria flash, muchos proveedores ofrecen ahora la los lectores de memoria flash multiformato. Por ejemplo la SanDisk 12-in-1 Card Reader / Writer que se muestra en la Figura 10.1.
Adaptadores tipo II PC Es posible que se prefiera adaptar las tarjetas de memoria flash en para la PC con adaptadores tipo II o Bus de tarjeta (ranura que se encuentra en la mayoría de las computadoras portátiles). Se inserta
la memoria flash en el adaptador y a continuación se configura el adaptador a Tipo II en la ranura del ordenador portátil. En la figura 10.2 se muestra cómo trabaja un adaptador de tarjeta PC Card tipo II con un CompactFlash. Al igual que con los lectores de tarjetas, consulte los modelos de buses disponibles para su tipo de memoria flash con las principales empresas que lo fabrican.
Dispositivos Magnéticos de almacenamiento de alta capacidad Son una categoría cada vez más pequeña. Con la competencia de dispositivos USB (de hasta 16 GB o más grande), DVD regrabable (de 4.7/8.5GB) y discos duros externos duro (de 20 GB y superiores), la producción de los siguientes ya ha sido descontinuada: • Multimedia-Zip flexible, con capacidad de 100 MB, 250 MB, 750 MB y •
Multimedia-REV rígida, con capacidades de 35 GB y 70 GB
Floppys Alan Shugart es acreditado del invento de los disquetes (de 8 pulgadas) en 1967 mientras trabajaba para IBM. Luego de dejar esta empresa, abrió una propia y el 1976 introdujo al mercado los minifloppys/minidisquetes (de 5 ¼ pulgadas). Entonces inmediatamente se estandarizó y reemplazó los disquetes de 8 pulgadas. En 1981 Sony introdujo el primer microdisquete de 3 ½ pulgadas. La adopción de este tamaño de floppy tardó un buen tiempo pero finalmente, en 1987, IBM cambió toda su línea de PCs a la tecnología de 3 ½ pulgadas. Desde el 2002 ya se empezó a dejar esta tecnología más que nada a causa de las laptops y se los reemplazó por dispositivos USB.
Componentes •
Cabezas de lectura / escritura (Véase figura 10.3 y 10.4)
•
Controlador de la disquetera
•
Conectores de energía y datos
•
Cable controlador del disquete (Véase figura 10.5)
¿Cómo utiliza el sistema operativo un disquete? Para el sistema operativo, los datos en los discos de PC se organizan en pistas y sectores, así como en una unidad de disco duro. Pistas son estrechos círculos concéntricos en un disco; sectores son divisiones en forma de pastel de las pistas individuales. Al igual que las hojas de papel en blanco, discos sin formato no contienen información. Formatear un disco es similar a añadir líneas al papel para poder escribir en línea recta. Formatear el disco escribe la información que el sistema operativo necesita para mantener un directorio y FAT. Un formato completo reescribe el archivo de estructuras del sistema, es decir elimina todos los datos existentes. Esto es equivalente la formateo de un disco duro. Sin embargo, a diferencia de un disco duro, un disquete no necesita ser particionado. Cuando se formatea un disco, el sistema operativo reserva la pista más cercana al borde exterior del disco (pista 0) casi exclusivamente para sus fines. Pista 0, cara 0, sector 1 contiene el registro de arranque de volumen (VBR), o sector de arranque, que el sistema necesita para iniciar la operación. Los próximos sectores contienen las tablas de asignación de archivos (FAT). Por último, los próximos pocos sectores contienen el directorio raíz, en el que el sistema operativo almacena información sobre los nombres y las ubicaciones de partida de los archivos en el disco. Se debe tener en cuenta que los disquetes se venden en forma preformateado. Esto ahorra tiempo debido a que el formato al disco puede tardar un minuto o más. Incluso si los discos vienen con formato previo, que pueden siempre reformatearse después. Esto es útil en caso de adquirir accidentalmente discos con formato Mac para su PC, un PC no puede utilizar un disquete con formato Mac a menos que lo reformatee.
Densidad Los discos tienen dos tipos de densidades: densidad longitudinal y densidad lineal. Densidad longitudinal se refiere al número de pistas que se pueden grabar en el disco y se expresa como un número de pistas por pulgada (TPI). Densidad lineal es la capacidad de una pista individual para almacenar los datos y se expresa como un número de bits por pulgada (BPI). Este tipo de densidades se confunden a menudo cuando se habla de diferentes discos y unidades.
Coercividad y grosor La especificación de coercividad de un disco se refiere a la fuerza de campo magnético requerido para hacer una grabación adecuada. Se mide en oersteds, es un valor que indica la fuerza magnética. Un disco con un valor coercitivo alto requiere un campo magnético más fuerte para hacer una grabación de ese disco. En cambio con un valor coercitivo más bajo, significa que el disco puede ser grabado con un campo magnético más débil. En otras palabras, cuanto menor sea la coercitividad, más sensible será el disco. HD y multimedia ED exigen superiores coercividad por lo que los dominios magnéticos adyacentes no interfieren el uno con el otro. Otro factor es el espesor del disco. Mientras más delgado sea el disco, se tendrá la menor influencia de una región sobre otra adyacente. Los discos más delgados, por lo tanto, pueden aceptar muchos más bits por pulgada sin degradar la grabación con el tiempo.
Capítulo 11: Almacenamiento óptico Tecnología óptica El almacenamiento óptico es un elemento inservibe, es una variante de almacenamiento informático surgida a finales del siglo XX. Se trata de aquellos dispositivos que son capaces de guardar datos por medio de un rayo láser en su superficie plástica, ya que se almacenan por medio de ranuras microscópicas (o ranuras quemadas). La información queda grabada en la superficie de manera física, por lo que solo el calor (puede producir deformaciones en la superficie del disco) y las ralladuras pueden producir la pérdida de los datos, sin en cambio es inmune a los campos magnéticos y la humedad.
Basada en CD’s El primer tipo de almacenamiento óptico que se estandarizó es el CD-ROM. CD-ROM o disco compacto, es un medio de almacenamiento de sólo lectura óptica basado en el formato del CD-DA (audio digital) primero desarrollado para CDs de audio. Otros formatos, como CD-R (CD grabable) y CD-RW (CD reescribible), amplió la capacidad del disco compacto. Los discos CD-ROM antiguos alcanzaban a almacenar 74 minutos de audio de alta calidad en formato CD de audio o 650MiB (682MB). Sin embargo, el estándar de CD-ROM actual es un disco de 80 minutos con una capacidad de datos de 700MiB (737MB). Se puede almacenar en un CD muchas horas de audio de MP3, WMA, o archivos de audio comprimidos similares (dependiendo del formato de compresión y velocidad de bits utilizado). Se puede almacenar en un lado del CD sólo audio, sólo datos, o una combinación de audio y datos (Enhanced CD). CD-ROM tiene el mismo factor de forma (forma física y el diseño) de la unidad de CD-DA compacto de audio y se pueden insertar en un reproductor de audio normal. A veces no se puede reproducir,porque el reproductor lee la información de código de la pista, lo que indica que se trata de datos y no de audio. Si pudiera ser reproducido, el resultado sería el ruido, a menos que pistas de audio precedan a los datos en el CD-ROM.
Operación mecánica del dispositivo Una unidad óptica funciona mediante el uso de un láser para reflejar la luz en la parte inferior del disco. Un fotodetector lee la luz reflejada. La operación total de una unidad óptica es (véase figura 11.1): 1. El diodo láser emite un haz infrarrojo de baja energía hacia un espejo reflectante. 2. El servo motor, comandado por el microprocesador, se posiciona sobre la pista indicada del disco para mover el espejo. 3. Cuando el rayo choca al disco, su luz refractada es enfocada por el primer lente debajo de la bandeja, rebota en el espejo y se envía hacia el divisor de haz. 4. El divisor de haz dirige la luz láser hacia otro lente de enfoque. 5. El último lente dirige el haz de luz a un fotodetector que convierte la luz en impulsos eléctricos. 6. Estos impulsos entrantes se decodifican por el microprocesador y se envían mediante el ordenador patrón como datos.
Codificación de los datos en el CD La parte de cómo se escriben datos en el CD es muy interesante. Después de que las 98 estructuras se han compuesto para un sector (ya sean de audio o de datos), la información es leída mediante una codificación final, este proceso se llama modulación de ocho a catorce (EFM, eight to fourteen modulation). Este esquema toma cada byte (8 bits) y lo convierte en un valor de 14 bits para su almacenamiento. Los códigos de conversión de 14 bits están diseñados de manera que nunca haya menos de dos o más de diez 0 bits contínuos.
Estructura y tecnología de los DVD’s En pocas palabras, un DVD es un CD de alta capacidad. Es más, todo DVD-ROM es un CD-ROM, que significa que puede leer Cds tanto como DVDs. Utiliza la misma tecnología óptica que los CDs, pero tienen mayor densidad. El DVD estándar aumenta dramáticamente la capacidad de almacenamiento y por tanto en aplicaciones para discos de tamaño CD. Un CD soporta hasta 737MB (80 minutos de grabación) que no es suficiente para muchas aplicaciones, especialmente cuando se hace uso de video. En cambio, losd DVDs soportan más de 4.7GB (una sola capa) o arriba de 8.5GB (doble capa) en un solo lado del disco, lo cual es aproximadamente 11 ½ veces mejor / más grande que un CD. Los DVDs de dos lados soportan el doble, 240 minutos de video o hasta más. En la figura 11.2 se puede apreciar la diferencia de densidad entre estos dispositivos.
La tecnología de los DVDs es básicamente la misma que la de los CDs, con el láser óptico, pero la mayor capacidad se la logra mediante diferentes factores, como ser: • Longitud de ranura 2,25 veces menor (desde 0,9 hasta 0,4 micras) •
Distancia entre pistas 2,16 veces reducida (1,6 a 0,74 micras)
•
Un área de datos un poco más grande en el disco (8,605-8,759 milímetros cuadrados)
•
Modulación del bit de canal acerca 1,06 veces más eficiente
•
Código de corrección de errores acerca de 1,32 veces más eficiente
•
Aproximadamente 1,06 veces menos sector debajo de las cabezas (2.048 / 2,352-2,048 / 2.064 bytes)
Partes La pista se compone de sectores, con cada sector que contiene 2048 bytes de datos. El disco está dividido en cuatro áreas principales: • Zona del eje de sujeción - El área de la abrazadera del cubo es sólo una parte del disco de donde el mecanismo concentrador puede agarrarlo. Sin datos o información almacenada en esa área. •
Zona de penetración / entrada - La zona de entrada contiene zonas de amortiguamiento, el código de referencia y sobre todo un control de la zona de datos con información sobre el disco.
•
Zona de datos - la zona de datos contiene el vídeo, audio u otros datos en el disco y comienza a leer en el sector número 196 608 (30000h). El número total de sectores en la zona de datos puede ser de hasta 2.292.897 por capa para discos de una sola capa.
•
Zona de salida (o centro) - La zona de salida marca el final de la zona de datos. Todos los sectores en la zona de salida contienen cero (00h). Esto se llama la zona media si el disco es de doble capa y se registra en modo opuesto (OPT, Opposite Track Path), en el que la segunda capa inicia desde el exterior del disco y se lee en la dirección opuesta a la de la primera capa.
HD-DVD HD DVD (High Density Digital Versatile Disc), traducido al español como disco digital versátil de alta densidad, fue un formato de almacenamiento óptico desarrollado como un estándar para el DVD de alta definición por las empresas Toshiba, Microsoft y NEC, así como por varias productoras de cine. Puede almacenar hasta 30 GB. Este formato finalmente sucumbió ante su inmediato competidor, el Blu-ray, por convertirse en el estándar sucesor del DVD. Después de la caída de muchos apoyos de HD DVD, Toshiba decidió cesar de fabricar más reproductores y continuar con las investigaciones para mejorar su formato. Existen HD DVD de una capa, con una capacidad de 15 GB (unas 4 horas de vídeo de alta definición) y de doble capa, con una capacidad de 30 GB. Toshiba ha anunciado que existe en desarrollo un disco con triple capa, que alcanzaría los 51 GB de capacidad (17 GB por capa). En el caso de los HD DVD-RW las capacidades son de 15 y 30 GB, respectivamente, para una o dos capas. La velocidad de transferencia del dispositivo se estima en 36,5 Mbit/s. El HD DVD trabaja con un láser violeta con una longitud de onda de 405 nm. Por lo demás, un HD DVD es muy parecido a un DVD convencional. La capa externa del disco tiene un grosor de 0,6 mm, el mismo que el DVD y la apertura numérica de la lente es de 0,65 (0,6 para el DVD). Todos estos datos llevan a que los costos de producción de los discos HD DVD sean algo más reducidos que los del Blu-ray, dado que sus características se asemejan mucho a las del DVD actual. Los formatos de compresión de vídeo que utiliza HD DVD son MPEG-2, Video Codec 1 (VC1, basado en el formato Windows Media Video 9) y H.264/MPEG-4 AVC. En el aspecto de la protección anticopia, HD DVD hace uso de una versión mejorada del CSS del DVD, el AACS, que utiliza una codificación de 128 bits. Además está la inclusión del ICT (Image
Constraint Token), que es una señal que evita que los contenidos de alta definición viajen en soportes no cifrados y, por tanto, susceptibles de ser copiados. En la práctica, lo que hace es limitar la salida de video a la resolución de 960x540 si el cable que va del reproductor a la televisión es analógico, aunque la televisión soporte alta definición. El ICT no es obligatorio y cada compañía decide libremente si añadirlo o no a sus títulos. Por ejemplo, Warner está a favor de su uso mientras que Fox está en contra. La AACS exige que los títulos que usen el ICT deben señalarlo claramente en la caja. El formato HD DVD introduce la posibilidad de acceder a menús interactivos al estilo pop up lo que mejora sustancialmente la limitada capacidad de su antecesor, el DVD convencional, el cual poseía una pista especial dedicada al menú del film.
Formatos de DVD y normas Al igual que con las normas de los CDs, las normas de DVD se publican en libros de referencia producidos principalmente por el Foro de DVDs, o también por otras empresas, como el DVD+RW Alliance. Los estándares de DVD-ROM están bien establecidos y son apoyados por prácticamente todas las unidades de DVD, independientemente de su época. Sin embargo, las normas de DVD grabables y regrabables han sido desarrollados por varias organizaciones rivales. El Forum de DVDs ha desarrollado las siguientes normas: • DVD-RAM (almacenamiento de archivos arrastrando, soltando y el borrado sin necesidad de usar un software) •
DVD- R (DVD grabable)
•
DVD- RW (DVD regrabable)
Tras el desarrollo de DVD-RAM y DVD-R, el rival de DVD+RW Alliance desarrolló estas normas: • DVD+RW (DVD regrabable que evita pérdidas y prevención del agotamiento del búfer) •
DVD+R (DVD grabable)
Las regrabadoras de DVD soportan todos estos tipos de medios. 1. DIVX (Norma de discontinuidad).- (Digital Video Express) fue desarrollado por Digital –video Express, una empresa de Hollywood. Estuvo vigente menos de un año y se descontinuó su uso en 1999. Ahora se utiliza este nombre para una nueva norma de videos DVD pero no tiene nada que ver con la anterior. 2. Compatibilidad de dispositivos DVD.- Desde que empezaron a salir al mercado los DVDs, se mantuvo la norma de que sean compatibles con los DVDs y a veces se mantenía la estandarización innecesariamente, pero lo bueno es que ahora cada dispositivo le hace saber cuán compatible es su DVD. 3. Reproducción de películas DVD en un PC.- también se estableció que todos los DVDs deberían ser compatibles con cualquier lector de DVDs (en computadoras) y existen programas que no tenían este servicio de lectura pero aun así tenían extensiones para poder utilizar un DVD en su PC aunque la gente no lo sabía.
Booting desde un Floppy con soporte de dispositivos ópticos Aunque los sistemas operativos modernos se distribuyen en discos de arranque, puede que tenga que arrancar desde un disquete para iniciar un proceso de restauración a partir de una utilidad de imágenes de disco o para instalar un sistema operativo más antiguo, como Windows 9x o Me. Incluso si está instalando Windows 9x o Me en un entorno virtualizado, como los creados con
Microsoft Virtual PC o VMware, se necesita arrancar la máquina virtual con un disquete que contiene soporte de disco óptico antes de que usted puede instalar el sistema operativo en la máquina virtual. Para que una unidad óptica funcione en un entorno de arranque de disquete, varios pilotos podrían ser necesarios para: • Un dispositivo adaptador para el host-Un conjunto de ATAPI universal y host SCSI se incluyen adaptadores en los discos de inicio de Windows 98 o Me. •
MSCDEX-extensiones de Microsoft, que se incluye el DOS 6.0 y versiones posteriores, incluyendo los Discos de inicio de Windows 98 o Me.
Si se necesita arrancar una PC desde un disquete, el disquete debe contener no sólo un sistema operativo arrancable, sino también los adaptadores mencionados anteriormente, de lo contrario, el CD-ROM no sería accesible.
Actualización del Firmware Al igual que la actualización de la BIOS de la tarjeta madre puede resolver los problemas de compatibilidad con la CPU y la memoria, el apoyo, puertos USB, y la estabilidad del sistema, la actualización del firmware en una unidad óptica también puede resolver problemas con la compatibilidad de los medios, la velocidad de escritura, y la extracción de audio digital de discos rayados e incluso puede prevenir desajustes potencialmente peligrosos entre los software y dispositivos. Si se encuentra con alguno de los siguientes problemas, puede ser necesaria una actualización de firmware: • Su dispositivo no puede usar cierto tipo de media o trabaja más lento con algún tipo se media, más que con otras. •
Su dispositivo no puede reproducir algunos tipos de discos quemados o películas.
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Su software de escritura no reconoce el dispositivo como reescribible
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Desea utilizar medios más rápidos de los que están diseñados para su dispositivo.
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Su dispositivo BD no puede reproducir algunas películas BD.
Debido a que cualquier actualización de firmware corre riesgo de fallo y cuando una actualización de firmware falla volver inútil la unidad, por eso no se debe instalar actualizaciones de firmware a la ligera. Sin embargo, como los anteriores ejemplos indican, en muchos casos se recomienda una actualización. Debido a que muchas unidades regrabables tienen características especiales, los programas de grabación de discos pueden requerir actualizaciones para trabajar. Obtenga siempre la actualización desde el proveedor de software, o utilizar el software suministrado con el dispositivo.
Capítulo 12: Hardware de video Adaptadores y monitores Aunque el hardware moderno de video es mucho más sofisticado que antes, todavía se debe tener mucho cuidado al seleccionar el hardware de video para una PC. Una mala pantalla puede causar fatiga visual o de lo contrario disminuirá significativamente la experiencia al usar su PC. El subsistema de video de una computadora consiste en dos componentes principales: • Monitor – Es un dispositivo de pantalla generalmente basado en tecnología LCD o un panel LED retroiluminado, también se puede usar CRT, plasma o la tecnología DLP. •
Adaptador de la pantalla (tarjeta de video, adaptador de procesamiento de gráficos) aunque normalmente se refiere a una tarjeta adaptadora conectada en una ranura de la tarjeta madre, el adaptador de gráficos también puede ser incorporado en el circuito de la mother board /tarjeta madre. Aun estando incorporada al sistema se sigue llamando un adaptador.
Tipos de adaptadores •
MDA (Monochrome Display Adapter / Adaptador monocromático del Dispositivo )
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HGC (Hercules Graphics Card / Tarjeta de gráficos Hercules)
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CGA (Color Graphics Adapter / Adaptador de gráficos a colores)
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EGA (Enhanced Graphics Adapter / Adaptador de gráficos mejorado)
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VGA (Video Graphics Array / Formación de gráficos y video)
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SVGA (Super VGA)
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XGA (Extended Graphics Array / Formación de gráficos extendida)
CPUs con video integrado Moviendo las funciones de vídeo dentro del propio procesador, se producen mejoras en la velocidad del mismo, de la memoria, y del bus que afecta directamente a las velocidades de Video y 3D. Intel fue el primero en colocar los componentes de vídeo dentro de los procesadores con sus
procesadores Core i - la serie, pero ahora AMD también ofrece esta función en su nueva serie de la fusión de procesadores para netbooks, notebooks, tablets y computadoras de escritorio.
Video RAM Memoria gráfica de acceso aleatorio (Video Random Access Memory) es un tipo de memoria RAM que utiliza el controlador gráfico para poder manejar toda la información visual que le manda la CPU del sistema. La principal característica de esta clase de memoria es que es accesible de forma simultánea por dos dispositivos. De esta manera, es posible que la CPU grabe información en ella, mientras se leen los datos que serán visualizados en el monitor en cada momento. Por esta razón también se clasifica como Dual-Ported. En un principio (procesadores de 8 bits) se llamaba así a la memoria sólo accesible directamente por el procesador gráfico, debiendo la CPU cargar los datos a través de él. Podía darse el caso de equipos con más memoria VRAM que RAM (como algunos modelos japoneses de MSX2, que contaban con 64 KiB de RAM y 128 KiB de VRAM).
DAC El control de acceso discrecional, inglés Discretionary Access Control (DAC) es un tipo de control de acceso definido de acuerdo a los criterios En seguridad informática, control de acceso discrecional (DAC) es una especie de control de acceso definidos por los Criterios de Trusted Computer System Evaluation. (TCSEC) "como una forma de restringir el acceso a objetos basados en la identidad de los sujetos y / o grupos a los que pertenecen. Los controles son: discrecionales en el sentido de que un sujeto con un permiso de acceso seguro es capaz de pasar a ese permiso (quizás indirectamente) a cualquier otro tema (a menos restringido por el control de acceso obligatorio)". El control de acceso discrecional se define generalmente en oposición al control de acceso mandatorio (MAC) (algunas veces llamado control de acceso no-discrecional). A veces, un sistema en su conjunto dice tener control de acceso discrecional o puramente discrecional como una forma de indicar que carece de control mandatorio. Por otro lado, sistemas que indican implementaciones de MAC o DAC en forma simultánea, tienen DAC como una categoría de control de acceso donde los usuarios pueden pasar de uno a otro y MAC como una segunda categoría de control de acceso que impone restricciones a la primera.
APIs Interfaz de programación de aplicaciones (IPA) o API (Application Programming Interface) es el conjunto de funciones y procedimientos (o métodos, en la programación orientada a objetos) que ofrece cierta biblioteca para ser utilizado por otro software como una capa de abstracción. Son usadas generalmente en las bibliotecas. Una interfaz de programación representa la capacidad de comunicación entre componentes de software. Se trata del conjunto de llamadas a ciertas bibliotecas que ofrecen acceso a ciertos servicios desde los procesos y representa un método para conseguir abstracción en la programación, generalmente (aunque no necesariamente) entre los niveles o capas inferiores y los superiores del software. Uno de los principales propósitos de una API consiste en proporcionar un conjunto de funciones de uso general, por ejemplo, para dibujar ventanas o iconos en la pantalla. De esta forma, los programadores se benefician de las ventajas de la API haciendo uso de su funcionalidad, evitándose el trabajo de programar todo desde el principio. Las APIs asimismo son abstractas: el software que proporciona una cierta API generalmente es llamado la implementación de esa API.
Tecnología LCD Una pantalla de cristal líquido o LCD (liquid crystal display) es una pantalla delgada y plana formada por un número de píxeles en color o monocromos colocados delante de una fuente de luz o
reflectora. A menudo se utiliza en dispositivos electrónicos de pilas, ya que utiliza cantidades muy pequeñas de energía eléctrica. Cada píxel de un LCD típicamente consiste de una capa de moléculas alineadas entre dos electrodos transparentes, y dos filtros de polarización, los ejes de transmisión de cada uno que están (en la mayoría de los casos) perpendiculares entre sí. Sin cristal líquido entre el filtro polarizante, la luz que pasa por el primer filtro sería bloqueada por el segundo (cruzando) polarizador. La superficie de los electrodos que están en contacto con los materiales de cristal líquido es tratada a fin de ajustar las moléculas de cristal líquido en una dirección en particular. Este tratamiento suele ser normalmente aplicable en una fina capa de polímero que es unidireccionalmente frotada utilizando, por ejemplo, un paño. La dirección de la alineación de cristal líquido se define por la dirección de frotación. Antes de la aplicación de un campo eléctrico, la orientación de las moléculas de cristal líquido está determinada por la adaptación a las superficies. En un dispositivo twisted nematic, TN (uno de los dispositivos más comunes entre los de cristal líquido), las direcciones de alineación de la superficie de los dos electrodos son perpendiculares entre sí, y así se organizan las moléculas en una estructura helicoidal, o retorcida. Debido a que el material es de cristal líquido birrefringente, la luz que pasa a través de un filtro polarizante se gira por la hélice de cristal líquido que pasa a través de la capa de cristal líquido, lo que le permite pasar por el segundo filtro polarizado. La mitad de la luz incidente es absorbida por el primer filtro polarizante, pero por lo demás todo el montaje es transparente. Cuando se aplica un voltaje a través de los electrodos, una fuerza de giro orienta las moléculas de cristal líquido paralelas al campo eléctrico, que distorsiona la estructura helicoidal (esto se puede resistir gracias a las fuerzas elásticas desde que las moléculas están limitadas a las superficies). Esto reduce la rotación de la polarización de la luz incidente, y el dispositivo aparece gris. Si la tensión aplicada es lo suficientemente grande, las moléculas de cristal líquido en el centro de la capa son casi completamente desenrolladas y la polarización de la luz incidente no es rotada ya que pasa a través de la capa de cristal líquido. Esta luz será principalmente polarizada perpendicular al segundo filtro, y por eso será bloqueada y el pixel aparecerá negro. Por el control de la tensión aplicada a través de la capa de cristal líquido en cada píxel, la luz se puede permitir pasar a través de distintas cantidades, constituyéndose los diferentes tonos de gris. El efecto óptico de un dispositivo twisted nematic (TN) en el estado del voltaje es mucho menos dependiente de las variaciones de espesor del dispositivo que en el estado del voltaje de compensación. Debido a esto, estos dispositivos suelen usarse entre polarizadores cruzados de tal manera que parecen brillantes sin tensión (el ojo es mucho más sensible a las variaciones en el estado oscuro que en el brillante). Estos dispositivos también pueden funcionar en paralelo entre polarizadores, en cuyo caso la luz y la oscuridad son estados invertidos. La tensión de compensación en el estado oscuro de esta configuración aparece enrojecida debido a las pequeñas variaciones de espesor en todo el dispositivo. Tanto el material del cristal líquido como el de la capa de alineación contienen compuestos iónicos. Si un campo eléctrico de una determinada polaridad se aplica durante un período prolongado, este material iónico es atraído hacia la superficie y se degrada el rendimiento del dispositivo. Esto se intenta evitar, ya sea mediante la aplicación de una corriente alterna o por inversión de la polaridad del campo eléctrico que está dirigida al dispositivo (la respuesta de la capa de cristal líquido es idéntica, independientemente de la polaridad de los campos aplicados) Cuando un dispositivo requiere un gran número de píxeles, no es viable conducir cada dispositivo directamente, así cada píxel requiere un número de electrodos independiente. En cambio, la pantalla es multiplexada. En una pantalla multiplexada, los electrodos de la parte lateral de la pantalla se agrupan junto con los cables (normalmente en columnas), y cada grupo tiene su propia fuente de voltaje. Por otro lado, los electrodos también se agrupan (normalmente en filas), en donde cada grupo obtiene una tensión de sumidero. Los grupos se han diseñado de manera que cada píxel tiene una combinación única y dedicada de fuentes y sumideros. Los circuitos electrónicos o el software
que los controla, activa los sumideros en secuencia y controla las fuentes de los píxeles de cada sumidero
Tecnología LED LED (Light Emitting Diode / diodo emisor de luz) se refiere a un componente optoelectrónico pasivo, más concretamente, un diodo que emite luz. Los ledes se usan como indicadores en muchos dispositivos y en iluminación. Los primeros ledes emitían luz roja de baja intensidad, pero los dispositivos actuales emiten luz de alto brillo en el espectro infrarrojo, visible y ultravioleta. Debido a sus altas frecuencias de operación son también útiles en tecnologías avanzadas de comunicaciones. Los ledes infrarrojos también se usan en unidades de control remoto de muchos productos comerciales incluyendo televisores e infinidad de aplicaciones de hogar y consumo doméstico.
Tecnología CRT El tubo de rayos catódicos CRT ( Cathode Ray Tube) es una tecnología que permite visualizar imágenes mediante un haz de rayos catódicos constante dirigido contra una pantalla de vidrio recubierta de fósforo y plomo. El fósforo permite reproducir la imagen proveniente del haz de rayos catódicos, mientras que el plomo bloquea los rayos X para proteger al usuario de sus radiaciones. Fue desarrollado por William Crookes en 1875. Se emplea principalmente en monitores, televisores y osciloscopios, aunque en la actualidad se está sustituyendo paulatinamente por tecnologías como plasma, LCD, LED o DLP.
Tecnología de Pantallas Plasma Una pantalla de plasma (PDP: plasma display panel) es un dispositivo de pantalla plana habitualmente usada en televisores de gran formato (de 37 a 70 pulgadas). También hoy en día es utilizado en televisores de pequeños formatos, como 22, 26 y 32 pulgadas. Una desventaja de este tipo de pantallas en grandes formatos, como 42, 45, 50, y hasta 70 pulgadas, es la alta cantidad de calor que emanan, lo que no es muy agradable para un usuario que guste de largas horas de televisión ovideojuegos. Consta de muchas celdas diminutas situadas entre dos paneles de cristal que contienen una mezcla de gases nobles (neón y xenón). El gas en las celdas se convierte eléctricamente en plasma, el cual provoca que una substancia fosforescente (que no es fósforo) emita luz. Las pantallas de plasma son brillantes (1000 lux o más por módulo), tienen una amplia gama de colores y pueden fabricarse en tamaños bastante grandes, hasta 262 cm de diagonal. Tienen una luminancia muy baja a nivel de negros, creando un negro que resulta más deseable para ver películas. Esta pantalla sólo tiene cerca de 6 cm de grosor y su tamaño total (incluyendo la electrónica) es menor de 10 cm. Los plasmas usan tanta energía por metro cuadrado como los televisores CRT o AMLCD. El consumo eléctrico puede variar en gran medida dependiendo de qué se esté viendo en él. Las escenas brillantes (como un partido de fútbol) necesitarán una mayor energía que las escenas oscuras (como una escena nocturna de una película). Las medidas nominales indican 400 vatios para una pantalla de 50 pulgadas. Los modelos relativamente recientes consumen entre 220 y 310 vatios para televisores de 50 pulgadas cuando se está utilizando en modo cine. La mayoría de las pantallas están configuradas con el modo «tienda» por defecto, y consumen como mínimo el doble de energía que con una configuración más cómoda para el hogar. El tiempo de vida de la última generación de pantallas de plasma está estimado en unas 100.000 horas (o 30 años a 8 horas de uso por día) de tiempo real de visionado; sin embargo, se han producido televisores de plasma que han reducido el consumo de energía y han alargado la vida útil del televisor. En concreto, éste es el tiempo de vida medio estimado para la pantalla, el momento en el que la imagen se ha degradado hasta la mitad de su brillo original. Se puede seguir usando pero se considera el final de la vida funcional del aparato.
Adaptadores homogéneos y heterogéneos •
Adaptadores homogéneos
La mejor solución para la ejecución de múltiples adaptadores de gráficos en un solo sistema es asegurar que sea homogénea. Esto significa que utilizan el mismo controlador, lo que implica que también deben tener chipsets del mismo fabricante (como AMD, ATI o NVIDIA) y de familias compatiblescon el fabricante del chipset. Varios adaptadores homogéneos son compatibles con Windows 98/Me (hasta nueve pantallas en total) y en Windows 2000 y posteriores ( hasta 10 pantallas ), utilizando cualquier combinación de adaptadores simples o DualView . La instalación es simple , ya que sólo un único conductor es requerido para todos los adaptadores y pantallas. Debido a ATI y NVIDIA utilizan una arquitectura de controlador unificada para apoyar a sus actuales líneas de productos, que puede usar dos o más tarjetas de ATI o basado en NVIDIA para crear la configuración del múltiple monitor homogéneo deseada. Las tarjetas específicas e incluso conjuntos de chips pueden ser diferentes, siempre y cuando puedan utilizar el mismo controlador. • Adaptadores heterogéneos Adaptadores heterogéneos son aquellos que utilizan chipsets de diferentes fabricantes o de familias incompatibles de chipsets de un mismo fabricante, que por lo tanto requieren diferentes conductores. Este método en gran parte ha sido reemplazado por Dualview o utilizando adaptadores de pantalla a juego.
Capítulo 13: Hardware de Audio. Aunque la capacidad de audio ya estaba incluida en la IBM PC y en sus sucesores, se utilizaba para detectar errores. Las PCs no tuvieron verdaderas capacidades de audio hasta la aparición de las tarjetas de audio de compañías como AdLib y Creative Labs. Hoy en día, las computadoras usualmente incluyen un controlador de audio HD integrado en el chipset de la tarjeta madre, combinado con un chip que hace la función de codificador y decodificador de sonido. Sin embargo, si la capacidad del audio integrado no es satisfactoria, una tarjeta de audio puede ser instalada mediante el puerto PCI, PCIe o vía un bus externo como ser USB o FireWire. Éste capítulo se enfoca en los productos de audio que se encuentran en las PCs hoy en día, sus usos y como elegir, instalar y utilizarlos.
Conceptos y Términos del Hardware de Audio. La Naturaleza del Sonido. El sonido es producido por vibraciones que comprimen el aire u otras sustancias. Las ondas sonoras viajan en todas direcciones desde la fuente. Cuando dichas ondas llegan al oído provocan vibraciones que son percibidas como sonido. Algunas de las propiedades básicas del sonido son el tono y la intensidad. El tono es la velocidad a la cual se producen las vibraciones. Se mide en Hertz (Hz) o en ciclos por unidad de tiempo. La intensidad de un sonido es considerada la amplitud. La intensidad determina el volumen del sonido y depende de la fuerza con la que se producen las vibraciones.
Evaluar la Calidad de tu Hardware de Audio. La calidad del hardware de audio se mide mediante tres criterios: respuesta en frecuencia, distorsión armónica total y la relación señal-ruido. La respuesta en frecuencia de una tarjeta de audio o de audio integrado es el rango en el que el sistema puede grabar o reproducir a un nivel de amplitud
audible y constante. La distorsión armónica total mide la linealidad de un adaptador de audio y la rectitud de una curva de la respuesta en frecuencia. La relación señal-ruido mide la fuerza de la señal de sonido con relación al ruido.
Muestreo. Con un adaptador de audio, una PC puede grabar ondas de audio analógicas. Pequeños chips dentro de la computadora forman el adaptador de audio (ADC´s y DAC´s). Los conversores analógico-digital (ADC´s) convierten ondas de sonido analógico en bits digitales que la computadora puede comprender. Del mismo modo, los conversores digital-analógico (DAC´s) convierten los sonidos grabados a un formato analógico audible. El muestreo es el proceso de convertir una onda de sonido analógica a señales digitales que la computadora puede guardar y reproducir. El sistema muestrea el sonido tomando datos de la amplitud y la frecuencia cada cierto periodo de tiempo. Las tarjetas de audio antiguas realizaban un muestreo digital de 8 bits, lo cual brindaba sólo 256 valores para convertir el sonido. Hoy en día una tarjeta de audio de alta calidad realiza muestreo de 32 bits brindando casi 4300 millones de valores para convertir el sonido.
Figura 13.1: Muestreo.
Primeras Tarjetas de Audio. Las primeras tarjetas de audio estaban dirigidas a los “gamers” y costaban más de 100$. La Game Blaster, que sólo era compatible con algunos juegos, fue reemplazada por la Sound Blaster en 1989 que era compatible con tarjeta de audio de AdLib y con la Game Blaster de Creative Labs. La Sound Blaster incluía un micrófono, salida estéreo y un puerto MIDI para conectar la PC a un sintetizador o a instrumentos musicales electrónicos. La sucesora a la Sound Blaster, la Sound Blaster Pro, se convirtió en un estándar para la reproducción de audio en las PCs.
Soporte de Audio de Microsoft Windows. Las aplicaciones de Windows utilizan los controladores del sistema operativo para interactuar con el hardware, liberando a los desarrolladores del software de escribir un código distinto para cada tarjeta de audio. Desde Windows NT 4.0 y Windows 95 hasta Windows XP se usa la tecnología DirectX para el control de audio. A partir de Windows Vista se utiliza una nueva tecnología, llamada Core Audio APIs para el control de audio para todo tipo de software.
DirectX y Hardware para Soporte de Audio. DirectX es una serie de APIs que se intervienen entre las aplicaciones multimedia y el hardware. Las aplicaciones de Windows utilizan DirectX para comunicarse con el hardware de una forma más directa. Esto mejora el rendimiento del programa y libera a los desarrolladores de software de cambiar el programa si se trabaja con distintos dispositivos.
Core Audio APIs para Windows Vista y Windows 7. Las APIs (Interfaz de programación de aplicaciones) son conjuntos de funciones y procedimientos que ofrecen ciertas bibliotecas para ser utilizados por otros softwares como una capa de abstracción. Una interfaz de programación representa la capacidad de comunicación entre componentes de software. Se trata del conjunto de llamadas a ciertas bibliotecas que ofrecen acceso a ciertos servicios desde los procesos y representa un método para conseguir abstracción en la programación, generalmente entre los niveles o capas inferiores y los superiores del software. Las APIs incluidas en Windows Vista y Windows 7 son: • Multimedia Devices (MMDevice) API. • Windows Audio Session API (WASAPI). • DeviceTopology API. • EndpointVolume API.
Soporte de Audio al “Legado” a través de la Virtualización. Si todavía disfrutas utilizar softwares antiguos, la compatibilidad con los chipsets, audio integrado o adaptadores de sonido será un problema debido a las diferencias entre las ranuras de expansión utilizadas en la antigüedad (ISA) y las utilizadas en la actualidad (PCI, PCIe). En un determinado momento, la única forma de lograr compatibilidad con software antiguo era usar un sistema operativo antiguo y una tarjeta de audio ISA compatible con la Sound Blaster Pro. Hoy en día, podemos utilizar aplicaciones antiguas con soporte de audio completo creando una PC virtual utilizando aplicaciones como Microsoft Virtual PC 2007, Windows Virtual PC, Parallels Desktop, y otros. En una PC virtual, se crea una máquina virtual en un OS anfitrión instalando una aplicación de virtualización. Luego, se instala un OS huésped en la máquina virtual, lo configuramos para que brinde soporte de audio e instalamos softwares antiguos. La máquina virtual envía el audio y otras necesidades de hardware hechas por el software antiguo al OS anfitrión, que se comunica con el hardware que lo soporta. Así, el software en la máquina virtual piensa que una Sound Blaster Pro o una tarjeta similar está disponible.
Características del Hardware de Audio. Gracias a la presencia de audio integrado en las PCs no necesitamos comprar una tarjeta de audio para disfrutar la reproducción de audio desde nuestras computadoras. Sin embargo, dependiendo de los tipos de dispositivos que deseemos conectar a la PC, es posible que necesitemos cambiar las capacidades de audio del sistema con una tarjeta de audio con un mejor soporte para las especializaciones requeridas.
Conectores Básicos. La mayoría de las tarjetas de audio, adaptadores externos de audio o el audio integrado de la PC tienen los mismos conectores básicos. Las laptops que tienen audio integrado sólo tienen dos
conectores; sin embargo, las tarjetas de audio y las tarjetas madre con audio integrado incluyen conectores ópticos o coaxiales para soportar audio digital o audio envolvente. La figura 13.2 muestra conectores de entrada y salida de una tarjeta madre con soporte para audio envolvente 7.1
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Figura 13.2: Conectores Básicos. Conector de salida de audio (3): Envía señales de sonido desde el adaptador hasta algún dispositivo estéreo fuera de la computadora. Conector de entrada de audio (4): Mediante este conector se puede grabar o mezclar señales de sonido desde una fuente externa. Entrada de micrófono (6): Es utilizado para grabar voz y otros sonidos mediante un micrófono. S/PDIF coaxial: Soni/Philips Digital Interface recibe señales de audio digital. S/PDIF óptico: Este conector soporta home theater y sistemas digitales de parlantes con entradas ópticas.
Características Avanzadas de Audio. Algunas tarjetas de audio tienen conectores adicionales diseñados para ciertas especialidades. • Aux in: Provee entradas desde otra fuente de sonido. • XLR entrada/salida: Son utilizados en audio y video profesional. • Conector RCA analógico: Se utilizan para conectar sistemas home theater a una tarjeta de audio.
Control del Volumen. Con casi todas las tarjetas de audio recientes, el volumen se controla mediante el ícono de parlante en el Panel de Control.
MIDI. Hoy en día todos los adaptadores de audio son estereofónicos y pueden reproducir música usando el estándar MIDI (Interfaz Digital de Instrumentos Musicales), el cual reproduce partituras utilizando instrumentos sintetizados o muestras digitales almacenadas en el adaptador de audio o en la memoria RAM, emulando los verdaderos instrumentos musicales. Las tarjetas estereofónicas producen muchas voces concurrentemente desde dos fuentes. Una voz es un sonido producido por el adaptador. Mientras más voces produzca el adaptador, mejor fidelidad de sonido.
Compresión de Datos. Todos los adaptadores pueden producir audio con calidad de CD, pero estos archivos grabados pueden ocupar más de 10MB por cada minuto si se almacenan como archivos WAV no comprimidos. Para reducir el tamaño de los archivos, se utiliza el algoritmo llamado Adaptative Differential Pulse Code Modulation compression (IMA-ADPCM). Este algoritmo reduce el tamaño de los archivos a más de la cuarta parte. IMA-ADPCM comprime muestras de 16 bits a 4 bits por muestra. El precio a pagar por esta compresión es la pérdida de calidad en el sonido.
Controladores de Sonido. El controlador provee un nexo vital entre un adaptador de audio y la aplicación o sistema operativo que lo usa. Si su computadora tiene audio integrado, puede actualizar los controladores desde el sitio web de los vendedores de la computadora y si tiene una tarjeta de audio, actualice los controladores desde el sitio web de los vendedores de la tarjeta.
Tarjetas de Sonido para Productores de Sonido. Los productores de sonido son personas que crean sus propios archivos de sonido. Pueden ser desde personas que graban notas de voz hasta músicos profesionales. Estas personas requieren que el adaptador realice lo máximo posible del procesamiento de audio por sí solo. Los adaptadores que utilizan DSP (Digital Signal Processor) para realizar compresiones son recomendados en estos casos.
Chipsets con Audio Integrado. El chipset Intel 810 fue el primer chipset comercial en tener audio integrado y salió a la venta en 1999. A partir de entonces, el audio se encuentra integrado en la mayoría de las tarjetas madres. En la actualidad, las tarjetas madres con audio integrado soportan alguno de los siguientes estándares de audio: • •
AC´97 Intel High Definition Audio (Azalia)
AC´97. Audio Codec 97 es un estándar para codificación y decodificación de audio desarrollado por Intel Architecture Labs y se utiliza en módems de la tarjeta madre y en tarjetas de audio. Los componentes de audio integrados en chipsets son de dos clases: • Control Digital AC´97. • Codecs de audia AC´97. AC´97 tiene una arquitectura de audio de alta calidad de 16 o 20 bits con soporte para sonido envolvente para la PC. AC´97 soporta una tasa de muestreo de 96kHz con una resolución estéreo de 20 bits. AC´97 tiene seis canales de salida de audio analógico. En 2004, Intel desarrolló a su sucesor Intel High Definition Audio, la cual no es compatible con la AC ´97.
Intel High Definition Audio (Azalia). Fue desarrollada en 2004 por Intel para ofrecer audio de alta calidad capaz de reproducir más canales con mejor calidad que el AC´97.Específicamente, Azalia soporta hasta 8 canales a 192kHz y 32 bits. Aparte de detectar cuando un dispositivo está conectado en una toma de audio, HD Audio es capaz de cambiar la asignación estándar de la toma de audio para que coincida con el dispositivo que está siendo insertado. Esto ayuda a reducir las fallas en el sonido producidas porque el dispositivo y el conector no coinciden. La mayoría de las computadoras producidas desde 2004 tienen soporte para HD Audio así como para el AC´97.
HD Audio es la base para la UAA (Unified Audio Architecture) usada desde Windows Vista. UAA es una iniciativa de Microsoft para estandarizar el hardware y los controladores para dispositivos de audio en los sistemas operativos de Microsoft.
Solución de Problemas de Audio. Pese a que el audio integrado y las tarjetas de audio PnP, PCI y PCIe eliminaron los conflictos de harware, aún hay muchos problemas para grabar o reproducir audio. Las siguientes secciones son ayudas para solucionar problemas de audio.
Problemas con las Tarjetas de Audio o con el Audio Integrado. •
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No hay sonido. Si la computadora no emite ningún sonido, verifique si: los parlantes están conectados en el conector de salida de la tarjeta de audio o en el conector para los parlantes de la computadora; los parlantes están recibiendo energía eléctrica; los ajustes del mezclador son los correctos, ya que éste controla los ajustes de volumen para varios dispositivos y puede haber distintos controles para el grabado y la reproducción de audio. Para solucionar estos problemas usted puede: utilizar algún software de diagnóstico para evaluar y ajustar el volumen del adaptador; apagar la computadora por un minuto y luego volverla a encender, “resetear” la computadora puede arreglar los problemas; si la tarjeta madre tiene audio integrado verifique en el BIOS que esté activado el audio “onboard” y que estén instalados los controladores adecuados. Bajo volumen. Si apenas escucha el sonido producido por la computadora verifique si: los parlantes están conectados a la toma o conecto adecuado; los ajustes del mezclador están muy bajos; la potencia que produce el adaptador es suficiente para los parlantes. Algún o algunos parlantes no suenan. Si escucha sonido sólo de un parlante verifique lo siguiente: conector mono en una toma estéreo; los parlantes están recibiendo energía eléctrica; los parlantes tienen el mismo volumen; ajustes incorrectos en el mezclador de sonido. Sonido interrumpido. Algunas causas pueden ser: interferencia de otras tarjetas, conectores o toma sucia, los parlantes pueden recibir ruido eléctrico del monitor.
Parlantes. Las tarjetas de audio ofrecen poco o nada de la amplificación necesaria para controlar los parlantes externos. Asegúrese de estar usando parlantes hechos para PCs, o conecte el audio integrado o la tarjeta de audio a un amplificador que pueda proporcionar la energía necesaria para hacer funcionar los parlantes.
Criterios para Seleccionar Parlantes. •
Respuesta en Frecuencia. Una medida del rango de sonidos que el parlante puede reproducir. El rango ideal es 20Hz-20kHz, el rango del oído humano. Un buen parlante puede cubrir un rango de 30Hz-23kHzy modelos inferiores un rango de 100Hz-20kHz.
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Distorsión Armónica Total. Distorsión es la diferencia de sonido enviada al parlante y el sonido que nosotros escuchamos. Un nivel aceptable de distorsión es menos de 0.1%. Para un equipo de alta calidad un estándar es 0.05%.
Consideraciones de Sonido Envolvente y “Theater Sound”. Para asegurarse que recibirá el sonido que espera desde cuatro o más parlantes verifique lo siguiente: usar el cableado correcto entre los parlantes y el adaptador de audio; ubicar correctamente los parlantes; conectar los parlantes a la toma o conector correcto.
Micrófonos. Algunos adaptadores de audio vienen con un micrófono, pero la mayoría no. Elegir un micrófono es simple. Para conectarlo a la computadora se necesita un micrófono con un conector de un octavo de pulgada que se introduce en la toma del micrófono del adaptador de audio. Al igual que los parlantes, los micrófonos se miden por sus rangos de frecuencia, ya que la voz humana tiene un rango limitado. Si el software de grabado o reconocimiento de voz no responde verifique lo siguiente: el conector al cual está conectado el micrófono es el correcto; el volumen de grabado en el control del mezclador; si el micrófono esta encendido.
Capítulo 14: Interfaces Externas de Entrada y Salida. Introducción a los Puertos de Entrada y Salida. El contenido de éste capítulo abarca los puertos periféricos de entrada y salida en una computadora moderna. Se pueden dividir los conectores externos en variantes de alta y baja velocidad. Los conectores de alta velocidad más populares son el USB y el IEEE 1394. Los conectores de baja velocidad incluyen a los puertos seriales y paralelos estándar.
Serial vs. Paralelo. La tendencia actual para el diseño de buses de alto rendimiento es utilizar una arquitectura serial, en la cual un bit es enviado a la vez por el cable. La arquitectura paralela usa 8, 16 o más cables para enviar bits simultáneamente, por lo cual un bus paralelo es más rápido que un bus serial a una misma velocidad de reloj. Sin embargo, aumentar la velocidad de reloj en una conexión serial es mucho más fácil que aumentarla en una conexión paralela. Las interfaces seriales pueden ser diseñadas para ser más rápidas que las paralelas y por menos costo y complejidad. Las conexiones paralelas sufren de varios problemas, el más grande es el sesgo de señal. Pese a que múltiples bits son enviados del transmisor hacia el receptor, los retrasos en la propagación permiten que algunos bits lleguen después de otros. Mientras más grande sea el cable, mayor será el tiempo de variación entre las llegadas de los bits. En un bus serial, la información es enviada un bit a la vez y como no hay la preocupación de que los bits lleguen simultáneamente, la velocidad del reloj puede ser incrementada significativamente. Por estas razones, se crearon buses seriales de alto rendimiento, como ser el USB y el FireWire.
Universal Serial Bus (USB). Es un estándar para buses periféricos diseñado para brindar la capacidad “Plug-and-Play” a dispositivos periféricos de la PC. El USB elimina la necesidad de puertos o tarjetas para propósitos especiales y ahorra recursos importantes de la computadora, como ser IRQs. Sin importar la
cantidad de dispositivos conectados a los puertos USB de la computadora, sólo se necesita un IRQ. Las computadoras equipadas con puertos USB permiten que dispositivos periféricos sean reconocidos y configurados automáticamente apenas son conectados.
Figura 14.1: Ícono de dispositivos USB. El USB fue desarrollado por Intel a principios de los 90s, después el diseño fue transferido al USB-IF (USB Implementers Forum) para su futuro desarrollo, soporte y promoción de la arquitectura USB. El USB-IF desarrolló las siguientes versiones de USB: • USB 1.0 – Enero de 1996. • USB 1.1 – Septiembre de 1998. • USB 2.0 – Abril de 2000. • USB 3.0 – Noviembre de 2008. Después de que Intel introdujo al mercado chipsets con soporte USB, otros vendedores hicieron lo mismo rápidamente. La mayoría de las laptops no contaban con puertos USB hasta 1998 y a mediados de 2002, casi todas las computadoras de escritorio contaban con 4, 6 o más puertos USB 2.0. No fue hasta inicios de 2003 que las laptops incluyeron puertos USB 2.0. Los primeros sistemas con puertos USB 3.0 fueron realizados en 2010, y recién en 2012 los chipsets de AMD e Intel brindaban soporte al USB 3.0. • Detalles del USB 1.1. La velocidad de transmisión del USB 1.1 es de 12Mbps por una conexión simple de cuatro cables. El bus soporta hasta 127 dispositivos conectados a un solo hub, compartiendo el ancho de banda, por lo cual cada dispositivo que se agrega disminuye la velocidad del bus. El USB utiliza para codificar la información el método NRZI (Non Return to Zero Invert). En éste método los ceros y unos son representados mediante voltajes opuestos y alternados, altos y bajos, sin retorno a cero. En NRZI el cero es representado mediante un cambio de nivel y el uno se representa sin cambio de nivel. • Detalles del USB 2.0. También llamado Hi-Speed USB, es una extensión del USB 1.1. El USB 2.0 es compatible con el USB 1.1, utiliza los mismos cables y conectores pero es 40 veces más veloz. La mayor velocidad permite que los dispositivos periféricos tengan un mejor desempeño.
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Tabla 14.1: Interfaces USB. Conectores USB 1.1/2.0. Los USB 1.1 y 2.0 tuvieron una gran cantidad de conectores. Inicialmente, se especificaron cuatro estilos principales: Serie A, Serie B, Mini-A y Mini-B. Los conectores A son usados para conexiones upstream entre un dispositivo y un host o un hub.
Los conectores B son diseñados para conexiones downstream a un dispositivo. Los conectores mini son simplemente una versión más pequeña de los conectores para dispositivos más pequeños. Un conector Mini-AB fue desarrollado para permitir a un dispositivo actuar como un dispositivo upstream o downstream.
Figura 14.2: Conectores y sockets USB.
Tabla 14.2: Pines de los conectores de la serie A y B.
Tabla 14.3: Pines de los conectores Mini y Micro.
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USB 3.0 (SuperSpeed USB): Ofrece un rendimiento y un ancho de banda 10 veces mayor al del USB 2.0 y es compatible con la versión 1.1 y la 2.0. Además, ha sido optimizado para consumir menos energía. La característica principal del USB 3.0 es su alta velocidad para la transferencia de datos (5Gbps).
Tabla 14.4: Tiempo para copiar datos usando USB 1, 2 y 3. Las principales mejoras del USB 3.0 son: carriles de entrada y salida dedicados con cuatro cables adicionales, permitiendo operaciones full-duplex; mayor energía para dispositivos que reciben energía mediante el bus. Los conectores y los cables del USB 3.0 tienen 5 pines adicionales dedicados a la función SuperSpeed y los cuatro pines del USB 1.1/2.0 quedan para la compatibilidad. El socket tiene los nuevos pines frente a los pines existentes.
Figura 14.3: Socket del USB 3.0.
Figura 14.4: SuperSpeed USB 3.0 ícono.
Figura 14.5: USB 3.0 plug.
IEEE 1394 (FireWire o i.LINK). El FireWire es el resultado de la gran demanda de transferencia de datos de audio y video desde dispositivos multimedia. La ventaja del FireWire es que es extremadamente veloz, soporta una transferencia de datos de 400Mbps (1394a), 800Mbps (1394b S800) y 3200Mbps (1394b S3200). • Estándares 1394: El estándar más popular es el 1394a, que fue introducido para resolver problemas de interoperabilidad y compatibilidad en el 1394 original. Utiliza los mismos conectores y soporta la misma velocidad que la 1394 original. El estándar 1394b es más veloz y tiene compatibilidad con dispositivos 1394a. • Detalles del 1394a: El 1394a tiene tres velocidades: 100Mbps, 200Mbps y 400Mbps. Un máximo de 63 de dispositivos pueden conectarse a una tarjeta adaptadora IEEE 1394. Los cables de éste estándar consisten de seis conductores: cuatro cables para transmitir datos y los otros dos para la energía.
Figura 14.6: Conectores del puerto IEEE 1394a. 1394 es completamente “Plug-and-Play”, incluyendo la capacidad de ser conectado o desconectado sin necesidad de apagar la PC. El estándar 1394 permite hasta 63 nodos, 16 dispositivos conectados en cada nodo y dispositivos con distintas velocidades de transferencia en el mismo bus.
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Los dispositivos que pueden ser conectados a la PC mediante el puerto IEEE 1394 son principalmente cámaras de video. Detalles del 1394b: Utiliza uno de dos cables y conectores de 9 pines y una codificación 8b/10b para soportar velocidades de 800Mbps a 3200Mbps con cableado de cobre o de fibra óptica. Tiene nuevas características como ser: bucles auto-corregibles, si se conecta mal algún dispositivo 1394b y se genera un bucle lógico, la interfaz corrige el problema; simplex dual continuo; soporte para fibra óptica y CAT5 y cable de cobre. La implementación inicial del IEEE 1394b usa una interfaz de nueve cables con dos pares de cables destinados a la señalización. Sin embargo, para permitir conectar dispositivos compatibles 1394a, se utilizan dos versiones del puerto 1394b: beta y bilingüe. Los conectores beta sólo soportan dispositivos 1394b, mientras que los conectores bilingües soportan dispositivos 1394a y 1394b.
Figura 14.7: Conectores bilingüe y beta. Ambos conectores y sockets tienen los mismos pines pero están configurados de distinta manera.
Comparación del USB y el IEEE 1394.
Tabla 14.5: USB vs. IEEE 1394. El USB es la interfaz externa más popular para PCs. Pocos o ningún chipset integra el 1394a o 1394b y debe ser agregado como un chip con costo extra. Una de las mayores diferencias entre el 1394 y el USB es que normalmente el USB requiere de una PC que provea el control y manejo del bus, por lo cual no se pueden conectar dos dispositivos USB y transferir datos entre ellos.
Conectar y Desconectar Dispositivos en “caliente”. Como los dispositivos IEEE 1394 y USB externos pueden ser conectados y desconectados sin necesidad de apagar la PC (en “caliente”), debemos tener mucho cuidado al desconectar cosas, especialmente dispositivos de almacenamiento. Para evitar la pérdida de información al desconectar dispositivos de almacenamiento, se debe hacer clic en el ícono “Safely Remove Hardware”, luego seleccionar el dispositivo que deseamos remover y esperamos que el sistema nos indique que es seguro extraerlo.
Tecnología Thunderbolt. Thunderbolt es descrita por Intel como “la forma más rápida de obtener información de y desde tu PC o dispositivos periféricos” y puede transmitir una película HD en 30 segundos a una velocidad de 10Gbps. Thunderbolt es una interfaz con múltiples funciones que combina transferencia de datos a alta velocidad con señales digitales de audio y video en sólo un cable. Thunderbolt es implementado vía un chip controlador al final de cada conexión, uno en la PC y otro en el dispositivo conectado. El controlador Thunderbolt combina la señal PCIe y la señal DisplayPort audio/video en un extremo y las separa de nuevo en el otro extremo.
Figura 14.8: Controladores Thunderbolt.
Figura 14.9: Thunderbolt logo. Algunos detalles de Thunderbolt son: • Conexión full-duplex. • Velocidad de transferencia de 10Gbps por canal en cada dirección. • Los cables de electricidad pueden ser de hasta 3 metros de largo. • Los dispositivos son conectados en “caliente”.
Conexiones Externas de Baja Velocidad. Tradicionalmente, los puertos más básicos para comunicación con dispositivos en una computadora fueron el puerto serial y el paralelo. El puerto serial, también conocido como puerto COM, era usado para dispositivos que tenían que comunicarse bidireccionalmente con la PC, los dispositivos que “hablaban” y recibían información del sistema. Algunos puertos paralelos permitían una comunicación bidireccional, pero en un principio eran diseñados como formatos para comunicación unidireccional.
Puertos Seriales. La interfaz serial asíncrona fue diseñada como un puerto para comunicaciones PC-to-PC. Asíncrona significa que no hay una señal de sincronización, por lo cal los caracteres pueden ser enviados con un espacio de tiempo arbitrario. Cada caracter enviado mediante una conexión serial es “enmarcado” por una señal start-and-stop. Un bit 0, llamado el bit de inicio, precede a cada caracter para indicarle al sistema receptor que los próximos ocho bits son información. Uno o dos bits de freno le siguen al caracter como señal de que el caracter ya ha sido enviado. Hay dos conectores de tipo serial: el de 9 pines y el original de 25 pines.
Figura 14.10: Conector de puerto serial de 9 pines.
Figura 14.11: Conector de puerto serial de 25 pines.
Tabla 14.6: Pines de un puerto serial de 9 pines.
Tabla 14.7: Pines de un puerto serial de 25 pines.
Puertos Paralelos. Normalmente los puertos paralelos son para conectar impresoras a una PC. Debido a eso es que reciben el nombre de Line Print Terminal ports. Con los años, los puertos paralelos se volvieron más útiles y se convirtieron en una interfaz de relativa alta velocidad entre dispositivos. Los puertos paralelos son muy conocidos ya que pueden enviar un byte de información simultáneamente a través de los ocho cables.
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Tabla 14.8: Pines de un puerto paralelo de 25 pines. Estándar para puertos paralelos IEEE 1284. Define las características físicas del puerto paralelo, incluyendo los modos de transmisión de datos. También define los conectores del ´puerto paralelo, incluyendo los dos tipos ya existentes (A y B) y un conector adicional de alta densidad (Tipo C).
Figura 14.12: Conector IEEE 1284 para puertos paralelos.
Capítulo 15: Dispositivos de Entrada. Teclados. Uno de los componentes más básicos de la computadora es el teclado, el cual es el principal dispositivo de entrada. Utilizamos el teclado para introducir comandos y datos a la computadora. Luego de la introducción de la IBM PC, IBM creó tres diseños de teclados. Dichos diseños se convirtieron en estándares en la industria y son compartidos por casi todos los fabricantes de PCs. Los tipos de teclados primarios son: • Teclado mejorado de 101 teclas. • Teclado de Windows de 104 teclas. • Teclado de PC y XT de 83 teclas. • Teclado AT de 84 teclas.
Teclado Mejorado de 101 Teclas. La disposición de las teclas fue mejorada respecto a la del teclado de 84 teclas, con excepción de la tecla Enter. Fue diseñado para acomodarse a las regulaciones internacionales y especificaciones de los teclados. Los teclados de 101 teclas de IBM podían o no venir con los LEDs indicadores de estado dependiendo si la unidad era vendida con una PC XT o AT. La disposición de las teclas puede dividirse en cuatro sectores: • Área de escritura. • Teclado numérico. • Control del cursor y la pantalla. • Teclas de función.
Teclado de Windows de 104 Teclas. Cuando Windows 95 fue realizado, se introdujo el Microsoft Natural Keybord, el cual implementaba tres nuevas teclas. El teclado incluye teclas de Windows a la derecha y a la izquierda y una tecla de aplicación. Son usadas para funciones del sistema operativo y para combinaciones de teclas con un nivel de aplicación.
Figura 15.1: Disposición de teclas en el teclado de 104 teclas. Las teclas de Windows abren el menú de inicio de Windows. La tecla de aplicación simula el botón derecho del ratón. Combinaciones de teclas utilizando las teclas de Windows ofrecen comando macro.
Tabla 15.1: Combinaciones con la tecla WIN.
Tecnología del Teclado. Diseño de la Tecla. El tipo más común de teclas es el mecánico, disponible en cuatro variaciones: • Puramente mecánico: Es un interruptor mecánico que tiene contactos metálicos. Incluye un mecanismo de retroalimentación táctil, que consiste de un clip y un resorte diseñado para darle una sensación de velocidad y ofrecer cierta resistencia a la presión de una tecla.
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Figura 15.2: Tecla puramente mecánica. Elemento de espuma: Estas teclas se caracterizan por un elemento de espuma con un contacto eléctrico al fondo.
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Figura 15.3: Tecla de elemento de espuma. Cúpula de goma: Son teclas mecánicas muy parecidas a las de elemento de espuma, pero son mejores en muchas formas. En lugar de un resorte, estas teclas usan una cúpula de goma que tiene debajo un botón de contacto hecho de carbón. Membrana: Es una variación de la tecla de cúpula de goma, utiliza una tabla de circuito plana y flexible para recibir datos de entrada y llevarlos al controlador del teclado.
Figura 15.4: Tecla de membrana.
La Interfaz del Teclado. Un teclado consiste en una cantidad de teclas montadas sobre una grilla o un arreglo denominada la matriz de teclas. Cuando una tecla es presionada, un procesador en el teclado identifica cuál de las teclas está siendo presionada según qué ubicación en la matriz está dando continuidad. El procesador del teclado, que también interpreta cuanto tiempo es presionada una tecla, puede encargarse de múltiples teclas presionadas al mismo tiempo. El teclado en una PC es una computadora, y se comunica con el sistema principal de dos formas: • Mediante un puerto serial especial, si se está usando un conector PS/2. Este puerto recibe y transmite información en paquetes de 11 bits, que consisten de 8 bits de información y bits de control. • Mediante el puerto USB. El procesador utilizado en el teclado de PC original era el Intel 8048. Los nuevos teclados utilizan la versión 8049 que tiene una ROM u otros chips microcontroladores compatibles.
Función Typematica. Si una tecla en el teclado se mantiene presionada, se convierte typematica, lo que significa que el teclado envía el código de la tecla presionada a la tarjeta madre repetidas veces.
Teclas Numéricas y Códigos de Escaneo. Cuando se presiona una tecla en el teclado, el procesador del teclado lee la ubicación de la tecla en la matriz del teclado. Luego, el procesador envía a la tarjeta madre un paquete de datos seriales que contiene el código de la tecla que fue presionada. Cuando la tecla deja de ser presionada, un código de quiebre es enviado a la tarjeta madre.
Conexiones de la Interfaz Teclado/Ratón. Los teclados tienen un cable con uno de tres tipos de conectores primarios en el extremo: • Conector DIN de 5 pines. • Conector Mini-DIN de 6 pines. • Conector USB.
Figura 15.5: Conectores del teclado y el ratón.
Teclados USB. La mayoría de los teclados del mercado se conectan a la PC mediante el puerto USB ya que es un puerto universal y permite que más de un dispositivo se conecte al mismo puerto. Para poder conectar un teclado vía el puerto USB, requerimos: • Tener un puerto USB en el sistema. • Tener por lo menos Microsoft Windows 98. • Tener un chipset y BIOS que soporten USB Legacy.
Teclados con Características Especiales. Estas características adicionales pueden ser cosas simples como una calculadora, relojes, control de volumen y complicadas como teclas para el manejo de energía, formas especiales, iluminación interna, e incluso teclas programables.
Detección y Reparación de Problemas en el Teclado. Los errores de los teclados son causados por dos sencillos problemas. Los problemas más frecuentes son: • Cables defectuosos. • Teclas atoradas. Muchos teclados antiguos tenían cables reemplazables. Si el teclado deja de funcionar en su totalidad o cada tecla que presionamos resulta en un error, es muy probable que el cable sea el culpable.
Desmontaje del Teclado. Pese a que desmontar un teclado es posible, lo más probable es que nunca lo necesites o quieras hacerlo, ya que se convirtieron en un dispositivo muy barato y fácil de reemplazar.
Limpiando un Teclado. Una forma de mantener tu teclado en las mejores condiciones es la limpieza periódica. Esto se debe realizar semanalmente o mensualmente utilizando un cepillo suave para sacar el polvo. También se puede utilizar aire comprimido para soplar el polvo, pero antes de realizarlo, colocar el teclado al revés para que las partículas de polvo y suciedad puedan salir. En un teclado, cada capa de teclas se puede remover, lo que es bueno si una tecla se tranca o actúa erráticamente. Una herramienta excelente para remover teclas de casi todos los teclados es el tirador en forma de U, pero se debe ser muy cuidadoso para no romper las teclas.
Recomendaciones Sobre los Teclados. Muchos de los teclados que vienen con las computadoras de bajo costo dejan mucho que desear. Tienen una mala sensación y poca o ninguna retroalimentación. Un mal teclado puede hacer que usar una computadora sea una experiencia frustrante. Por esta razón, es buena idea reemplazar los teclados que tenemos por algo mejor. Tal vez los teclados de mayor calidad en la industria de las computadoras son los “Model M” originalmente hechos por Intel (Unicomp). Si eres un usuario de ThinkPad, puedes adquirir el ThinkPad UltraNav en su diseño estándar o portable. La versión portable carece de teclado numérico, pero incluye un maletín. Ambos teclados incluyen un hub USB con dos puertos en el teclado para conectar dispositivos USB como ser un ratón.
Dispositivo Apuntador. El ratón fue inventadoen 1964 por Douglas Engelbart, que en ese momento estaba trabajando en el Stanford Research Institute. En 1973 Xerox introdujo el ratón al revolucionario sistema Alto. En 1979, un grupo de personas de Apple son invitadas a ver la Alto y el software que controlaba su sistema, y quedaron impresionados con el uso del ratón como un dispositivo apuntador y la GUI que operaba. Pronto, Apple incorpora el ratón en sus computadoras, primero en Lisa y luego en la Macintosh. Pese a que el ratón no encajó rápidamente en el mercado de las computadoras, hoy en día las GUIs como Windows, prácticamente demandan su uso. Los ratones vienen en distintas formas y tamaños y son desarrollados por varias empresas. Los más grandes fabricantes de ratones son Microsoft y Logictech. Si bien los ratones vienen en distintos modelos, su uso difiere muy poco. Un ratón estándar tiene los siguientes componentes: • Una “cáscara” que sostienes en la mano y la mueves. • Un método para transmitir el movimiento al sistema, como ser sensores ópticos. • Botones. • Una rueda para desplazamiento vertical. • Una interfaz para conectar el ratón con la computadora. La mayoría utiliza cableado.
Ratón Tipo Bola. La parte inferior de la cáscara del ratón es donde se encuentran los mecanismos de detección. En la mayoría de los ratones, la parte inferior de la cascara tiene una pelota de goma que se mueve a medida que movemos el ratón. Los movimientos de las pelotas de goma son traducidos a señales eléctricas que se transmiten a la computadora mediante el cable. El funcionamiento interno de estos ratones es simple. La pelota descansa sobre dos rodillos, uno traduce el movimiento en el eje X y el otro el movimiento en el eje Y. Los rodillos están conectados a pequeños disco con persianas, que alternativamente bloquean y permiten el paso de la luz. Pequeños sensores ópticos detectan el movimiento de las ruedas según los parpadeos de la luz infrarroja.
Ratón Óptico. Otro de los más grandes métodos para la detección de movimiento es la detección óptica. Los ratones ópticos de hoy no necesitan un “pad” como lo hacían los tipo bola, pueden funcionar en casi todo tipo de superficie gracias al mejoramiento de los sensores ópticos. Detecta el movimiento viendo la superficie moverse debajo del mouse. Un LED o un diodo láser provee luz al sensor.
Figura 15.6: Parte inferior de un ratón óptico.
Figura 15.7: Interior de un ratón óptico. Todos los ratones ópticos tienen una resolución de por lo menos 400 dpi. Sin embargo, para un mejor rendimiento, algunos ratones tienen sensores ajustables que permiten una resolución de hasta 2000 dpi o más. Los ratones ópticos pueden o no comunicarse con la computadora mediante un cable. Una vez que el ratón está conectado en la computadora, se comunica con ella a través de los controladores del dispositivo. Los controladores estándar en Windows están diseñados para ratones de dos botones o ratones con rueda de desplazamiento.
Tipos de Interfaces para Dispositivos Apuntadores. Los conectores que unen el ratón con tu computadora, dependen del tipo de interfaz que estés utilizando. Los ratones se conectan a tu computadora a través de las siguientes interfaces: • Interfaz serial: El conector en el extremo es normalmente hembra de 9 pines, aunque sólo se usa un par de cables para la comunicación con la computadora. • Puerto PS/2: La mayoría de las computadoras tiene un puerto dedicado para el ratón en la tarjeta madre. Esta “práctica” fue introducida por IBM con la PS/2 en 1987.
Figura 15.8: Conector PS/2. •
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Puerto USB: El puerto USB se ha convertido en el puerto más popular para conectar ratones y otros dispositivos. Los ratones USB tienen las siguientes ventajas: se mueven más delicadamente; pueden ser conectados o desconectados en “caliente”; tienes la opción de conectar varios dispositivos apuntadores al mismo tiempo; puede ser conectado a un hub USB. Bluetooth (transceptor conectado vía USB).
Detección de Problemas en Ratones. Si tienes problemas con el ratón sólo debes mirar en dos direcciones: hardware y software. Como los ratones son dispositivos muy simples, observar el hardware es muy simple. El problema más común es que la computadora no reconoce el ratón. Esto puede deberse a que el ratón ya no funcione o a que el puerto al que está conectado este dañado. Para solucionar el problema conecte el ratón otro puerto si es posible.
Ruedas de Desplazamiento. En 1996, Microsoft introdujo al mercado el IntelliMouse, que se diferenciaba de los demás ratones por tener una rueda gris entre los dos botones. La rueda tiene dos funciones principales. La función principal es la de actuar como un dispositivo para desplazamiento. La rueda también funciona como un tercer botón si se la presiona.
TrackPoint II/III/IV. En 1992, Intel introdujo un nuevo dispositivo apuntador llamado TrackPoint, que es una capa de goma ubicada en el teclado encima de la tecla B, entre la G y la H. Las ventajas de este dispositivo son que no ocupa espacio, no tiene partes móviles y no requiere mucho movimiento de las manos. El TrackPoint mueve el puntero del ratón solamente siendo presionado en distintas direcciones, no requiere ser movido. Una gran característica es que junto al TrackPoint se puede conectar un ratón a la computadora para tener dos dispositivos apuntadores trabajando conjuntamente. Con los años, se ha mejorado el TrackPoint y se ha desarrollado el TrackPoint III y el actual TrackPoint IV. Existen varias diferencias entre el TrackPoint III y IV pero la más obvia es la capa de goma que lo recubre. La cubierta original era de silicona, pero ahora se hace de “plastic sandpaper”, que tiene mucho mejor agarre y no requiere limpieza.
Figura 15.9: TrackPoint.
Dispositivos Apuntadores Alternativos. La mejor alternativa a un ratón es el Touch Pad. Cuando es utilizado en el teclado de una computadora portátil, está montado debajo de la barra espaciadora y detecta la presión realizada por los dedos. Traductores debajo del “pad” convierten el movimiento de los dedos en movimientos del puntero. Los touch pads tienen los mismos botones de los ratones, pero también se puede hacer “clic” golpeando en la superficie del “pad”. Si bien han sido aceptados, algunas personas no los utilizan ya que pueden ser erráticos con distintos tipos de piel.
Dispositivos de Entrada Inalámbricos. Por muchos años muchos fabricantes de hardware han ofrecido versiones de ratones y teclados inalámbricos. En la mayoría de los casos, los dispositivos utilizaban transceptores infrarrojos para conectar al puerto USB o al puerto PS/2. Hay tres grandes tecnologías de dispositivos de entrada inalámbricos: • IR. • Bluetooth. • Frecuencias de radio propias. El transceptor conectado a la computadora recibe las señales del transceptor ubicado en el ratón o en el teclado. Estos dispositivos requieren de baterías para funcionar, por lo cual, una causa de errores en estos dispositivos es que la batería se agote.
Características del Manejo de Energía de Dispositivos de Entrada Inalámbricos. Un ratón inalámbrico es inútil si las baterías fallan, por lo cual se han desarrollado técnicas para preservar la duración de la batería. Los teclados inalámbricos sólo se activan cuando se presiona una tecla o se usa la rueda de desplazamiento disponible en algunos modelos, por lo cual su batería tiende a durar más que las de los ratones.
Detección de Errores en Dispositivos de Entrada Inalámbricos. Si su dispositivo de entrada inalámbrico no funciona, verifique lo siguiente: • Fallo de la batería: Verifique si las baterías no se agotaron. • Pérdida de sincronismo entre el dispositivo y el transceptor: El dispositivo y el transceptor deben utilizar la misma frecuencia para comunicarse. En algunos dispositivos se puede volver a sincronizar presionando un botón, pero en otros tal vez sea necesario quitar la batería y reiniciarlos. • Interferencia entre unidades.
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Línea de vista bloqueada: Si utilizas dispositivos infrarrojos asegúrate de que no haya nada entre el dispositivo y el transceptor. Transceptor desconectado: Siempre verifica que el transceptor esté bien conectado.
Capítulo 16: Conexión a Internet. Tendencias de Conexión a Internet. Gracias a internet, ninguna computadora está aislada. Todas las computadoras pueden ser interconectadas localmente o globalmente, permitiéndoles compartir archivos, enviar y recibir correos electrónicos y acceder a la World Wide Web (WWW). Este capítulo abarca las tecnologías que se pueden usar para expandir el alcance de tu computadora alrededor del mundo. La mayoría de los usuarios han dejado de realizar conexiones mediante líneas conmutadas y ahora acceden a Internet mediante una conexión de banda ancha. Pese a esto, los conectores para líneas conmutadas tienen aplicaciones.
Tipos de Acceso a Internet Mediante Banda Ancha. Una conexión a Internet mediante banda ancha es casi indispensable estos días, debido a la gran demanda por servicios online, sitios web dinámicos con música y video, entre otros. Hay muchas formas de acceder a Internet mediante banda ancha, estos son algunos: • Cable. • DSL. • Celular. • Satélite. • ISDN Por lo menos uno de estos servicios debe estar a tu alcance, y si vives en una ciudad grande, puede que tengas mayores opciones para una conexión a banda ancha.
CATV. Se puede conectar una computadora a un CATV mediante un cablemódem. El cablemódem modula y desmodula, pero también funciona como un puente de red, un encriptador y como un agente SNMP (Simple Network Management Protocol). Para conectar una PC a una red de CATV, no se utiliza un puerto serial como con una conexión de línea conmutada, sino se utiliza el cablemódem que tiene una conexión de Ethernet con un enrutador, que luego se conecta con una o más PC (máximo 255) vía Ethernet. • Cablemódem: El cablemódem se conecta a la red CATV mediante el mismo cable coaxial que el servicio de televisión por cable. El cablemódem funciona como un puente entre tu red y la red híbrida fibra/coaxial (HFC) que conecta todos los clientes de cable en tu vecindario.
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Figura 16.1: Conexión de Cablemódem. Ancho de banda del cable: En una red de CATV, el ancho de banda de la conexión se divide para poder llevar simultáneamente muchas señales a diferentes frecuencias. Dichas señales corresponden a los canales que vemos en nuestras televisiones. Una red de HFC tiene aproximadamente un ancho de banda de 750MHz.
DSL (Digital Subscriber Line). El mayor rival del cablemódem en el área de Internet por banda ancha es el DSL. Como su predecesor ISDN, DSL apela a las compañías telefónicas que puedan utilizar el cableado de teléfono para proveer acceso a Internet de alta velocidad. DSL aprovecha la banda ancha del sistema telefónico y utiliza su capacidad para transmitir señales de múltiples frecuencias para transmitir, al mismo tiempo, llamadas telefónicas y tráfico de Internet de alta velocidad. ADSL (Asymmetric DSL) utiliza dos métodos para enviar y recibir señales: • CAP (Carrierless Amplitude/Phase), que es una variante de la modulación QAM. • Modulación por multitono discreto. (DMT). Las primeras instalaciones DSL utilizaban CAP, la cual dividía la línea telefónica en tres bandas de frecuencia: • Las llamadas utilizan una frecuencia desde 30Hz a 4kHz. • Subir datos usa frecuencias entre 25Hz y 160Hz. • Bajar datos utiliza frecuencias entre 240kHz y 1.5MHz. Muchas variaciones de DSL son utilizadas en distintos mercados y situaciones. Las formas más comunes de DSL son: • ADSL (Asymmetrical DSL): Es el tipo de DSL más utilizado, especialmente en instalaciones residenciales. Asimétrico significa que la velocidad de descarga es mucho más veloz que la velocidad de carga. • SDSL (Symmetrical DSL): En este tipo de DSL se provee la misma velocidad para carga y descarga. • VDSL (Very High-Data-Rate DSL): Provee servicios mucho más veloces que los del ADSL o SDSL tradicional, pero requiere de una conexión con 5000 pies de cable.
Banda Ancha Inalámbrica. Estos servicios utilizan señales con varias frecuencias de microondas para lograr una conexión a Internet. Estos servicios requieren de una antena montada en el punto más alto del techo que tenga una línea de vista limpia hacia el transmisor.
Banda Ancha en Celulares, Servicios 3G y 4G. Los proveedores de celulares también ofrecen acceso a Internet de alta velocidad mediante la red de telefonía celular. La conexión puede ser lograda conectando el celular la PC mediante USB o Bluetooth. • Servicio 3G: • Servicio 4G: Existen tres tecnologías en el mercado que son comercializadas como 4G: LTE, HSPA+ y WiMax.
Banda Ancha Satelital. Si estas en algún lugar donde no existe cableado DSL, puedes utilizar conexiones satelitales como último recurso. El servicio satelital requiere de un pequeño plato como parte del hardware, que reciba y envíe datos. El plato se conecta a un módem satelital, el cual funciona idénticamente a un cablemódem o a un módem DSL. La mayoría de los servicios satelitales requieren una vista clara hacia el cielo.
ISDN. Para sobrepasar las limitaciones de velocidad de los módems “dial-up”, se requiere una señal digital. ISDN fue el primer paso para movernos a las telecomunicaciones digitales. Con ISDN puedes conectarte a Internet con velocidades de 128kbps.
Líneas Dedicadas. Para los usuarios que tienen requisitos de un alto ancho de banda, “dedicar” líneas proveería servicio digital entre dos ubicaciones y velocidades de ancho de banda. Una línea dedicada es un contrato de servicios celebrado entre un proveedor y un cliente, por lo que el proveedor se compromete a entregar una línea de telecomunicaciones simétrica que conecta dos o más lugares a cambio de una renta mensual (de ahí el arrendamiento a largo plazo). A veces se conoce como un "circuito privado" o "línea de datos" en el Reino Unido.
Módems de Conexiones Mediante Línea Conmutada. La palabra módem describe a un dispositivo que es capaz de convertir señales digitales en señales analógicas para que sean transmitidas mediante la línea telefónica y luego convierte señales analógicas a señales digitales. Los módems asíncronos, transmiten cada byte de información individualmente como un paquete separado. Un byte, según el código ASCII, es suficiente para transmitir un caracter alfanumérico.
Módems 56kbps. Es un módem capaz de realizar descargas a velocidades de hasta 56kbps. En los 90s eran el método más popular para acceder a Internet. El estándar más utilizado es el V.90. Es una recomendación para módems de la UIT, permitiendo una descarga PCM a 56kbps y subida análoga-modulada a 33.6kbps.
Seguridad de una Conexión de Internet. Todas las conexiones de Internet utilizan cierto tipo de módem externo, el cual actúa como un puente entre el Internet y la PC y/o una red. Lo más seguro que se puede hacer para estar seguro de usar una conexión de banda ancha es asegurarnos de estar conectados mediante un enrutador, el que actúa como un portal. Un enrutador incluye un servidor DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) el que permite asignar IPs privados a los usuarios de la red automáticamente. Luego, el enrutador
utiliza NAT (Network Address Translation) para traducir los paquetes entre los IPs asignados y los IPs públicos. Utilizando NAT sólo el enrutador es visible públicamente, no los servidores conectados a ese enrutador. Para proteger tu red realiza lo siguiente: • Cambia la clave del administrador del enrutador. • Cambia el SSID si el enrutador es inalámbrico. • Utilice una encriptación WPA2 en su enrutador inalámbrico. • Configure los enrutadores inalámbricos para aceptar sólo conexiones mediante cableado para su administración. • Limite el número de direcciones IP a las que necesite para sus PC o clientes.
Si el Servicio se Interrumpe Tenga un Plan B. Como ninguna conexión de alta velocidad es inmune a interrupciones, debe considerar tener un plan B en caso de que el servicio se corte. Si tu conexión Internet utiliza un ISP que también acepta conexiones mediante línea conmutada, puede usar su módem para emergencias.
Compartir su Conexión a Internet. Muchas veces una conexión no es suficiente para una casa o una oficina. Se puede compartir la conexión a Internet mediante alguno de los siguientes métodos: • Compartir Internet mediante un enrutador: Para lograr esto se debe conectar todas las computadoras a una red con un enrutador, el cual se conecta a un módem, el cual luego es conectado a Internet. • Compartir Internet mediante computadoras: Utilizar un software para hacer que la computadora se comporte como un enrutador.
Enrutadores para Compartir Internet. Cuando utilizas un enrutador para compartir Internet, se conecta el módem al puerto WAN del enrutador. Todas las computadoras se conectan a los puertos LAN y pueden compartir archivos y acceso a Internet. El enrutador puede ser configurado para proveer IPs dinámicas o “arregladas” a cada computadora conectada. Mientras el enrutador funcione correctamente, cualquier computadora conectada a él puede conectarse a Internet.
Figura 16.2: Red Ethernet.
LEDs de Estado. Los LEDs de estado se encuentran en la mayoría de los dispositivos externos en una conexión de banda ancha, como ser enrutadores y módems. La luz indica si la unidad está recibiendo señales de la computadora, enviando datos a la red o recibiendo datos desde la red. En muchas unidades, el LED puede indicar problemas. Si la luz es verde, una luz roja indica algún error o fallo de la unidad.
Capítulo 17: redes de área local Una red es un grupo de dos o más ordenadores que comparten de forma inteligente los dispositivos de hardware o de software uno con el otro. Una red puede ser tan pequeño y simple como dos equipos que comparten una impresora o como compleja como la red más grande del mundo: el Internet.
Tipos de redes Existen varios tipos de redes, desde pequeños arreglos de dos estaciones, a las redes que se interconectan oficinas en muchas ciudades. • Redes de área local (LAN): la red de oficinas más pequeña. Una LAN está formada por los ordenadores y los componentes en una sola oficina o edificio. LANs construidas a partir de los mismos componentes que se utilizan en redes de oficina también son comunes en el hogar. •
Redes de área amplia (WAN): LAN en diferentes lugares se puede conectar por fibra óptica de alta velocidad, satélite, o enlazando líneas telefónicas para formar una red.
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El Internet: La World Wide Web es la parte más visible de la red más grande del mundo. La Internet es realmente una red de redes, todos los cuales están conectados a cada uno a través de un protocolo de control de transmisión/ protocolo de internet (TCP / IP). Los programas como navegadores web, clientes de protocolos de transferencias de archivos
(FTP) y clientes de correo electrónico son algunas de las formas más comunes que los usuarios trabajan con Internet. •
Intranets: utilizan los mismos navegadores web y otros programas y el mismo protocolo TCP / IP como la Internet pública, pero intranets existen como una parte de la red privada de una empresa. Típicamente, las intranets comprenden uno o más LANs que están conectados a otras redes de empresas, pero, a diferencia de Internet, el contenido se limita únicamente a los usuarios autorizados de la compañía. Esencialmente, una intranet es una Internet privada.
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Extranets: Intranets que comparten una parte de su contenido con los clientes, proveedores, u otros las empresas, pero no con el público en general.
Cliente/Servidor vs Peer-to-Peer Aunque todos los dispositivos en una LAN se conectan a cualquier otro dispositivo, no se comunican necesariamente uno con el otro. Hay dos tipos básicos de redes de área local, basados en los patrones de comunicación entre las máquinas: las redes cliente / servidor y redes peer-to-peer.
Red Cliente/Servidor La arquitectura cliente-servidor es un modelo de aplicación distribuida en el que las tareas se reparten entre los proveedores de recursos o servicios, llamados servidores, y los demandantes, llamados clientes. La red cliente-servidor es aquella red de comunicaciones en la que todos los clientes están conectados a un servidor, en el que se centralizan los diversos recursos y aplicaciones con que se cuenta; y que los pone a disposición de los clientes cada vez que estos son solicitados (figura 17.1).
Figura 17. 1
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Centralización del control: los accesos, recursos y la integridad de los datos son controlados por el servidor de forma que un programa cliente defectuoso o no autorizado no pueda dañar el sistema. Esta centralización también facilita la tarea de poner al día datos u otros recursos (mejor que en las redes P2P).
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Escalabilidad: se puede aumentar la capacidad de clientes y servidores por separado. Cualquier elemento puede ser aumentado (o mejorado) en cualquier momento, o se pueden añadir nuevos nodos a la red (clientes y/o servidores).
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Fácil mantenimiento: al estar distribuidas las funciones y responsabilidades entre varios ordenadores independientes, es posible reemplazar, reparar, actualizar, o incluso trasladar un servidor, mientras que sus clientes no se verán afectados por ese cambio (o se afectarán mínimamente). Esta independencia de los cambios también se conoce como encapsulación.
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Existen tecnologías, suficientemente desarrolladas, diseñadas para el paradigma de C/S que aseguran la seguridad en las transacciones, la amigabilidad de la interfaz, y la facilidad de empleo.
Red Peer-to-Peer Una red peer-to-peer es una red de computadoras en la que todos o algunos aspectos funcionan sin clientes ni servidores fijos, sino una serie de nodos que se comportan como iguales entre sí. Es decir, actúan simultáneamente como clientes y servidores respecto a los demás nodos de la red. Las redes P2P permiten el intercambio directo de información, en cualquier formato, entre los ordenadores interconectados. Seis características deseables de las redes P2P: • Escalabilidad: las redes P2P tienen un alcance mundial con cientos de millones de usuarios potenciales. En general, lo deseable es que cuantos más nodos estén conectados a una red P2P, mejor será su funcionamiento. Así, cuando los nodos llegan y comparten sus propios recursos, los recursos totales del sistema aumentan. Esto es diferente en una arquitectura del modo servidor-cliente con un sistema fijo de servidores, en los cuales la adición de clientes podría significar una transferencia de datos más lenta para todos los usuarios. Algunos autores advierten que, si proliferan mucho este tipo de redes, cliente-servidor, podrían llegar a su fin, ya que a cada una de estas redes se conectarán muy pocos usuarios. •
Robustez: la naturaleza distribuida de las redes peer-to-peer también incrementa la robustez en caso de haber fallos en la réplica excesiva de los datos hacia múltiples destinos, y —-en sistemas P2P puros—- permitiendo a los peers encontrar la información sin hacer peticiones a ningún servidor centralizado de indexado. En el último caso, no hay ningún punto singular de falla en el sistema.
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Descentralización: estas redes por definición son descentralizadas y todos los nodos son iguales. No existen nodos con funciones especiales, y por tanto ningún nodo es imprescindible para el funcionamiento de la red. En realidad, algunas redes comúnmente llamadas P2P no cumplen esta característica, como Napster, eDonkey o BitTorrent.
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Distribución de costes entre los usuarios: se comparten o donan recursos a cambio de recursos. Según la aplicación de la red, los recursos pueden ser archivos, ancho de banda, ciclos de proceso o almacenamiento de disco.
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Anonimato: es deseable que en estas redes quede anónimo el autor de un contenido, el editor, el lector, el servidor que lo alberga y la petición para encontrarlo, siempre que así lo necesiten los usuarios. Muchas veces el derecho al anonimato y los derechos de autor son incompatibles entre sí, y la industria propone mecanismos como el DRM para limitar ambos.
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Seguridad: es una de las características deseables de las redes P2P menos implementada. Los objetivos de un P2P seguro serían identificar y evitar los nodos maliciosos, evitar el contenido infectado, evitar el espionaje de las comunicaciones entre nodos, creación de grupos seguros de nodos dentro de la red, protección de los recursos de la red... La mayor parte de los nodos aún están bajo investigación, pero los mecanismos más prometedores son: cifrado multiclave, cajas de arena, gestión de derechos de autor (la industria define qué puede hacer el usuario; por ejemplo, la segunda vez que se oye la canción se apaga), reputación (permitir acceso sólo a los conocidos), comunicaciones seguras, comentarios sobre los ficheros, etc.
Comparación entre redes Cliente/Servidor y Peer-to-Peer En la tabla 17.1 se comparan las redes C/S y P2P. Ítem C/S Control de acceso A través de listas de usuario / grupo de permisos almacenados en un servidor, el usuario tiene acceso sólo a los recursos otorgados, y diferentes usuarios se pueden recibir diferentes niveles de acceso.
Seguridad
Alta; el acceso es controlado por el usuario o el líder del grupo.
Desempeño
Alto; el servidor es dedicado y no realiza otras tareas.
Precio del hardware
Alto; hardware especializado de alto desempeño.
Precio del software
Alto; licencias para cada usuario son parte del precio de OS del servidor Centralizado en el servidor; manejado por el administrador de red. Si
Respaldo Redundancia
Tabla 17. 1
P2P Los recursos son administrados por cada sistema que comparte recursos. Dependiendo del OS, los recursos pueden ser controlados por contraseñas separadas para cada recurso compartido o por una lista de usuarios almacenada en cada sistema con recursos compartidos. Algunos OSs no utilizan contraseñas o listas usuario/grupo, en cambio habilitando el acceso a recursos compartidos a cualquiera que acceda a la red. Varia; si se utiliza contraseña, cualquiera con la contraseña podría acceder. Si no se utiliza contraseña, cualquiera que tenga acceso al grupo podría acceder. Sin embargo si se utiliza nombre de usuario/grupo la seguridad es comparable con la red C/S. Bajo; el servidor usualmente funciona como una estación de trabajo. Bajo; cualquier estación de trabajo puede convertirse en un servidor compartiendo recursos. Bajo; software de cliente está incluido en el OS Descentralizado; administrado por los usuarios. No
Arquitectura de red Arquitectura de la Red es el diseño de una red de comunicaciones. Es un marco para la especificación de los componentes físicos de una red y de su organización funcional y configuración, sus procedimientos y principios operacionales, así como los formatos de los datos utilizados en su funcionamiento. Los componentes de la arquitectura son una descripción de cómo y dónde cada función de una red se aplica dentro de esa red. Se compone de un conjunto de mecanismos (hardware y software) por el cual la función que se aplica a la red, en donde cada mecanismo puede ser aplicado, y un conjunto de relaciones internas entre estos mecanismos. Cada función de una red representa una capacidad importante de esa red. Las cuatro funciones más importantes para medir las capacidades de las redes son: • Direccionamiento /enrutamiento •
Gestión de red
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El rendimiento
•
La seguridad.
El direccionamiento es aplicando identificadores (direcciones) a los dispositivos en diferentes capas de protocolo (por ejemplo, de enlace de datos y de la red), mientras que el enrutamiento es aprender acerca de la conectividad dentro de redes y entre las redes y la aplicación de esta información de conectividad IP para reenviar paquetes a sus destinos . El direccionamiento / enrutamiento describe cómo los flujos de tráfico de usuarios y la gestión se envían a través de la de red, y cómo la jerarquía, la separación, y la agrupación de usuarios y dispositivos son apoyado. Este componente de arquitectura es importante, ya que determina la forma del usuario y los flujos de tráfico de gestión se propagan por toda la red. Como se puede imaginar, esto está estrechamente ligado a la arquitectura de gestión de red (por arquitectura de los flujos de gestión) y el rendimiento (para flujos de usuario). Esta arquitectura también ayuda a determinar los grados de la jerarquía y la diversidad en la red, y cómo se subdividen las zonas de la red. Desde una perspectiva de direccionamiento, los mecanismos pueden incluir subredes, subredes de longitud variable , superredes , direccionamiento dinámico ,direccionamiento privado , LAN virtuales ( VLAN) , IPv6 , y la traducción de direcciones de red ( NAT ) . Desde una perspectiva de enrutamiento, los mecanismos incluyen el cambio y el enrutamiento, la propagación ruta por defecto, sin clases entre dominios de enrutamiento (CIDR), multicast, IP móvil, filtrado de ruta, igualitarios, las políticas de enrutamiento, las confederaciones y las IGP y la selección de EGP y la ubicación. La seguridad es un requisito para garantizar la confidencialidad, integridad y disponibilidad de usuario, aplicación, dispositivo y la red de información y recursos físicos. Este a menudo se combina con la privacidad, lo cual es un requisito para proteger la santidad del usuario, la aplicación, el dispositivo y la red de información La seguridad describe cómo los recursos del sistema se encuentran protegidos contra robo, daños, denegación de servicio (DOS), o el acceso no autorizado. Los mecanismos de seguridad se implementan en regiones o zonas de seguridad, en donde cada región o zona de seguridad representa un determinado nivel de sensibilidad y control de acceso Mecanismo de seguridad •Análisis de las amenazas de seguridad: Es el proceso para determinar que componentes del sistema necesitaran ser protegido y de qué tipo de riesgo de seguridad (amenazas) deben ser protegidos •Las políticas y procedimientos de seguridad: Son declaraciones formales sobre las normas de acceso al sistema, la red y la información y el uso con el fin de minimizar la exposición a las amenazas de seguridad.
•La seguridad física y la conciencia: Se encarga de la protección del acceso físico de los dispositivos, daños y robos y se encarga de hacer que los usuarios sean educados y ayuda a entender los potenciales riesgos que produce violar las políticas y procedimientos de seguridad •Los protocolos y aplicaciones de seguridad: Son protocolos de gestión de red y sujeción y las solicitudes de acceso y uso no autorizado •Encriptación: Es hacer que los datos sean ilegibles si son interceptados, mediante un algoritmo de cifrado junto con una clave secreta. •La seguridad de la red perimetral: Consiste en la protección de las interfaces externas entre la red y las redes externas. •La seguridad de acceso remoto: Asegura el acceso de red basado en acceso telefónico tradicional, sesiones punto a punto, y las conexiones de red privada virtual.
Elementos de hardware de las redes La elección de un protocolo de enlace de datos afecta al hardware de red que se elija. Debido a los diversos tipos de Ethernet y otros protocolos de enlace de datos que utilizan un hardware diferente, se debe seleccionar la arquitectura antes de seleccionar el hardware adecuado, incluyendo tarjetas de red, cables y switches.
NICs para redes Ethernet cableadas En la mayoría de las computadoras, un adaptador de red Ethernet por cable está integrado en la placa base. Si el componente integrado falla o no es lo suficientemente rápido, un reemplazo NIC se puede añadir a través de la ranura PCI o PCI Express (equipos de escritorio), USB, CardBus PC Card (PCMCIA), o en la ranura ExpressCard de un ordenador portátil. Los adaptadores de red (cableada e inalámbrica) tienen direcciones de hardware únicas codificadas en su firmware. La dirección de hardware se conoce como la dirección MAC. Puede ver la dirección MAC en la etiqueta en el lado del adaptador, o se puede ver que después de que el adaptador está instalado con una utilidad de sistema operativo como el comando de Windows Ipconfig.exe. El protocolo de capa de enlace de datos utiliza estas direcciones para identificar los otros sistemas de la red. Un paquete llega a su destino correctamente porque su protocolo de capa de enlace de datos de cabecera contiene las direcciones de hardware de tanto el envío y la recepción de los sistemas. • Velocidad: la tarjeta de red debe funcionar a la velocidad máxima que el usuario quiere que soporte. La mayoría de las tarjetas Gigabit Ethernet y Fast Ethernet también soportan velocidades más lentas, por ejemplo, que unos 1.000 Mbps (Gigabit Ethernet) tarjeta también soporta 100 Mbps (Fast Ethernet) o 10Mbps de velocidad estándar Ethernet , permitiendo que la misma tarjeta que se utilizará en ambas partes antiguas y nuevas de la red. Para verificar funcionamiento de varias velocidades, buscar tarjetas de red identificadas como 10/100 o 10/100/1000 Ethernet. Todos los modernos NIC Fast o Gigabit también deben apoyar la operación de dúplex completa: o Semidúplex significa que la tarjeta de red sólo puede enviar o recibir sólo datos en una sola operación. o Full-duplex significa que la tarjeta de red puede recibir y enviar de forma simultánea. Las operaciones full-duplex aumentan velocidad de la red si los interruptores se utilizan en lugar de hubs. Por ejemplo, la tarjetas 1,000 Mbps Gigabit Ethernet que funciona en modo full-duplex tienen un verdadero rendimiento máximo de 2000 Mbps, con un medio en cada dirección.
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Tipo de Bus: si se tiene que instalar un adaptador de red para su uso con una red Gigabit Ethernet (10/100/1000), cualquiera de los siguientes buses tienen un rendimiento más que suficiente: o PCI / PCIe: El NIC integrado en la mayoría de las placas base son o dispositivos PCIe o PCI. o CardBus / ExpressCard (ordenadores portátiles).
Todos estos buses apoyan adaptadores Gigabit Ethernet sin limitar el rendimiento. Adaptadores de red integrados utilizan el bus PCI o PCI Express para conectarse al sistema, los cuales tienen más que suficiente ancho de banda. Tenga en cuenta que USB 2.0 (480 Mbps) no está en esa lista, ya que simplemente no es rápido lo suficiente para mantener plenamente 1000 Mbps de ancho de banda de Gigabit Ethernet, sin embargo, las conexiones Ethernet de 100Mbps trabajan en USB 2.0 sin problemas. USB 3.0 sería más que suficientemente rápido como para apoyar un adaptador Gigabit Ethernet. • Conectores de adaptadores de redes por cable: adaptadores Ethernet con cable normalmente tienen ocho posiciones, ocho conductores (8P8C) conocido de manera informal como conector RJ-45, que se parece a una toma de teléfono grande. Los cables Fast Ethernet y Gigabit Ethernet utilizan estos conectores, pero es posible que aún ve adaptadores mayores que soportan una solo conector BNC (para cables coaxiales Thinnet) o un conector de 15 pines en forma de D denominado DB-15 (para cables coaxiales Thicknet). Algunos adaptadores mayores de 10 Mbps tienen una combinación de dos o los tres de estos tipos de conectores; adaptadores con dos o más conectores se conocen como adaptadores combinados. Token-Ring adaptadores pueden tener un conector de 9 pines llamado DB-9 (para el Tipo 1 cable STP) o, a veces un 8P8C (RJ- 45) jack (para Tipo 3 Cable UTP).
Cables de red para Ethernet Originalmente, todas las redes utilizan algún tipo de cable para conectar los equipos entre si. Aunque los distintos tipos de redes inalámbricas están ahora en el mercado, muchas redes de oficina y del hogar seguir utilizando cableado de par trenzado Ethernet. Ocasionalmente puede todavía encontrar algunas basadas en grueso Ethernet de cable coaxial. • Cable coaxial Ethernet grueso y delgado: las primeras versiones de Ethernet se basaron en el cable coaxial. La forma original de Ethernet, 10BASE-5, utiliza un cable coaxial grueso (llamado Thicknet) que no estaba directamente conectado a la NIC. Un dispositivo llamado interfaz de unidad de conexión (AUI) se desarrolló entre un conector DB-15 en la parte posterior de la tarjeta a la de cable. La por cable tenía un agujero perforado en ella para permitir que el "conector vampiro" para sea conectado al cable. NIC diseñados para su uso con cable Ethernet grueso son casi imposibles de encontrar, ya que es obsoleto. Tarjetas Ethernet 10BASE- 2 utilizan un conector BNC (bayoneta Neill- Concelman ) en la parte posterior de la tarjeta NIC. Aunque el cable coaxial fino (llamado Thinnet o RG- 58) utilizado con Ethernet 10BASE- 2 tiene un conector bayoneta que se puede unir físicamente al conector BNC en la tarjeta, esta configuración es incorrecta y no va a funcionar. En lugar de ello, un conector en T de BNC se adhiere a la parte posterior de la tarjeta, lo que permite un cable Thin Ethernet pueda ser conectado a cualquiera de los dos extremos de la t (para un ordenador en el centro de la red) o de sólo un extremo (para un equipo en el extremo de la red). Un terminador de 50 ohm está conectado al otro brazo de la T para indicar el final de la red y evitar señales erróneas de ser enviado a otros clientes de la red.
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Cable de par trenzado: es justo lo que su nombre implica: cables aislados dentro de una cubierta protectora con un determinado número de vueltas en cada pie. Girando los cables reduce el efecto de la interferencia electromagnética (EMI, que puede ser generado por los cables cercanos, motores eléctricos, y la iluminación fluorescente) en las señales siendo transmitida. Par trenzado blindado (STP) se refiere a la cantidad de aislamiento alrededor del cúmulo de cables y, por tanto, a su inmunidad al ruido. Usted probablemente está familiarizado con trenzado sin blindaje par de cables (UTP), sino que a menudo se utiliza para el cableado telefónico. Existen cuatro tipos estándar de cableado UTP y todavía se utilizan en diversos grados: o Categoría 3: el tipo original de cable UTP utilizado para redes Ethernet fue también el mismo que el utilizado para el cableado de teléfono de empresas. Esto se conoce como la categoría 3 o de grado de voz cable UTP, y se mide de acuerdo con una escala que cuantifica las capacidades de transmisión de datos en el cable. El cable en sí es 24 AWG (American Wire Gauge, un estándar para la medición del diámetro de un alambre) y cobre estañado con conductores sólidos, con 100 a 105 ohm característica imperante y un mínimo de dos vueltas en cada pie. Categoría es en gran parte obsoleta porque sólo es adecuada para redes que funcionan a velocidades de hasta 16Mbps, por lo que no se puede utilizar con Fast o Gigabit Ethernet. o Categoría 5: los tipos de cable de red más rápidas requieren mayores niveles de desempeño. Fast Ethernet (100BASE-TX) utiliza los mismos pares de dos hilos como 10BASE-T, pero Fast Ethernet necesita una mayor resistencia a la señal de diafonía y la atenuación. Por lo tanto, el uso de la categoría 5 UTP de cableado es esencial con 100BASE-TX Fast Ethernet. Aunque la versión 100BASE-T4 de Fast Ethernet puede utilizar todos los pares de cuatro hilos del cable de categoría 3, este tipo de Fast Ethernet no es ampliamente apoyado y prácticamente ha desaparecido del mercado. Si intenta ejecutar Fast Ethernet 100BASE-TX sobre un cable de categoría 3, tendrá una red lenta y poco fiable. Cable de categoría 5 es comúnmente llamado Cat 5 y también se conoce como cable de Clase D. o Categoría 6: cableado de categoría 6 (también llamado Cat 6 o Clase E) se puede utilizar en lugar de la Cat 5 o cableado 5e y utiliza los mismos conectores 8P8C (RJ-45) como Cat 5 y 5e. Cat 6 maneja un rango de frecuencia de 1 MHz-250 MHz, en comparación con el del Cat 5 y la frecuencia de 1 MHz-100 MHz de 5e rango. Cat 6 es adecuado para Gigabit Ethernet a distancias normales de hasta 100 metros (328 pies), e incluso se puede utilizar para 10 Gigabit Ethernet a distancias reducidas de hasta 55 metros (180 pies). o Categoría 6a: cableado de categoría 6A (también llamado CAT 6A o Clase EA) se puede utilizar en su lugar de categoría 6, 5 o cableado 5e y utiliza los mismos conectores 8P8C (RJ-45). Cable CAT 6A apoya a frecuencias hasta 500 MHz (el doble que la categoría 6), y es compatible con 10 conexiones Gigabit Ethernet en la distancia máxima total de hasta 100 metros (328 pies).
Topología de redes cableadas Cada equipo de la red está conectado a los otros ordenadores con cables (o algún otro medio, mediante señales inalámbricas de frecuencia de radio). La disposición física de los cables de conexión equipos de una red que se llama la topología de red. Las tres topologías básicas utilizadas en las redes de computadoras han sido los siguientes: • Bus: el primer tipo de topología de la red fue la topología de bus, que utiliza un solo cable para conectar todos los equipos de la red entre sí. Esta topología de red fue aprobada inicialmente porque la ejecución de un único cable más allá de todos los equipos de la red es más fácil y utiliza menos cableado que otras topologías. Dado que las redes de topología de bus temprano usan cables coaxiales voluminosos, estos factores fueron importantes ventajas. Tanto 10BASE-5 (de espesor) y 10BASE-2 (finas) redes Ethernet se basan en la topología de bus. •
Anillo: Otra topología enumerada a menudo en las discusiones de este tipo es un anillo, en el que cada estación de trabajo está conectada a la siguiente y la última estación de trabajo está conectada a la primera de nuevo (esencialmente una topología de bus con los dos extremos conectados). Dos de los principales tipos de redes utilizan la topología de anillo: o Fiber Distributed Data Interface (FDDI)-Una topología de red que se utiliza para las redes grandes, de alta velocidad que utilizan cables de fibra óptica en una topología de anillo físico. o Token-Ring-Utiliza una topología lógica de anillo.
En la topología Token-Ring existe el anillo sólo dentro del dispositivo que conecta los ordenadores, que se llama multistation access unit (MSAU). El anillo lógico que las redes Token-Ring utilizan es preferible a una topología de red en anillo físico porque permite un mayor grado de tolerancia a fallos. Como en una red de autobuses, un cable se rompe en cualquier parte en una red de anillo fisico, tales como FDDI, afecta a toda la red. Las redes FDDI utilizan dos anillos físicos para proporcionar una copia de seguridad en caso de un anillo falla. Por el contrario, en una red Token-Ring, la MSAU puede efectivamente quitar un equipo fallos de funcionamiento por el anillo lógico, permitiendo que el resto de la red a funcionar normalmente. • Estrella: el tipo más popular de la topología en uso hoy en día, tiene cables independientes para conectar cada equipo a un nexo de cableado central, a menudo llamado un switch o hub. (figura 17.2) muestra esta disposición.
Figura 17. 2
Debido a que cada equipo utiliza un cable separado, el fallo de una conexión de red sólo afecta a la única máquina involucrada. Los otros equipos pueden seguir funcionando con normalidad. Esquemas de cableado de bus utilizan menos cables que la estrella, pero son más difíciles de diagnosticar o de derivación cuando se producen problemas. En este momento, Fast Ethernet y Gigabit Ethernet en una topología de estrella son los tipos más comúnmente implementados en el cableado LAN.
Switches para redes Ethernet Como se ha visto, redes de grupos de trabajo Ethernet modernas, ya sea inalámbrica o por cable UTP por lo general están dispuestas en una topología de estrella. El centro de la estrella utiliza un dispositivo con un multipuerto de conexiones que puede ser o bien un concentrador o un interruptor. Aunque ambos concentradores y conmutadores se pueden conectar a la red y puede tienen varias características en común, sólo los interruptores (switches) son comúnmente utilizados en la actualidad. Las diferencias entre los ellos son importantes. Todos los switches Ethernet tienen las siguientes características: • Múltiple Conectores UTP 8P8C (RJ-45) •
Luces de actividad y diagnostico
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Una fuente de alimentación
Switches Ethernet se hacen de dos formas: administrados y no administrados. Switches administrados pueden ser directamente configurados, habilitados o deshabilitados, o controlados por un operador de red. Son de uso general en redes corporativas. Redes de grupos de trabajo y en hogar-oficina utilizan switches no gestionados menos costosos, que basta con conectar los ordenadores de la red mediante los sistemas conectados a la misma para proporcionar una gestión interfaz para sus características configurables.
Hardware Ethernet inalámbrico Todos los tipos de redes inalámbricas 802.11 tienen dos componentes básicos: • Punto de acceso inalámbrico (por lo general incorporado a un router) •
Tarjetas de red inalámbricas
Un punto de acceso es un dispositivo que utiliza uno o más puertos 8P8C (RJ-45) para conectar a un 10BASE-T o 10/100/1000 Ethernet (si se desea) de red y contiene un transmisor-receptor de radio, el cifrado, y software de comunicaciones. Se traduce señales Ethernet convencionales en señales Ethernet inalámbricas que emite a NICs inalambricos de la red y luego realiza la misma función en sentido inverso para transferir señales de tarjetas de red inalámbrica a la red Ethernet convencional. Para la cobertura de un área grande, puede utilizar dos o más puntos de acceso una red Ethernet. Esto permite a los usuarios moverse dentro de un edificio sin perder el contacto con la red. Algunos puntos de acceso pueden comunicarse directamente entre sí a través de ondas de radio, que le permite crear un red troncal inalámbrica que puede cubrir un área amplia (como un almacén) sin la necesidad de ejecutar la red cableado. También puede comprar un extensor de alcance inalámbrico Ethernet que puede recibir y potenciar señales débiles de Wi-Fi. Algunos puntos de acceso están diseñados para ser utilizados ya sea como puntos de acceso o extensores de alcance. Algunos extensores están diseñados sólo para trabajar con la misma marca de punto de acceso o router. NIC equipadas para comunicaciones Ethernet inalámbricas tienen una antena de radio fija o desmontable. NICs inalámbricas vienen en cuatro formas: • CardBus (tarjeta de PC de 32 bits) o ExpressCard (PCIe): tarjetas para su uso en ordenadores portátiles que no lo hacen incluir soporte inalámbrico "integrado". •
Mini tarjetas PCI o PCIe Mini: proporcionan Ethernet alámbrico e inalámbrico y soporte de módem de acceso telefónico para los ordenadores portátiles.
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Las tarjetas PCI: para su uso en ordenadores de sobremesa con ranuras PCI.
•
Adaptadores USB: para su uso en computadoras de escritorio y portátiles
La mayoría de los ordenadores portátiles con hardware Wi-Fi a bordo utilizan la interfaz Mini PCI o PCIe Mini para el adaptador inalámbrico • Topologías lógicas para redes inalámbricas: Las redes inalámbricas tienen diferentes topologías, al igual que las redes de cable tienen. Sin embargo, las redes inalámbricas utilizan sólo dos topologías lógicas: o Estrella: utilizada por productos basados en Wi-Fi/IEEE 802.11 en el modo de infraestructura, se asemeja a la topología utilizada por 10BASE-T y las versiones más rápidas de Ethernet que utilizan un interruptor (o concentrador). El punto de acceso toma el lugar del switch porque las estaciones se conectan a través del acceso señalar, en lugar de directamente entre sí. Este método es mucho más caro por unidad, pero permite un rendimiento superior a velocidades de 10BASE-T Ethernet y tiene la ventaja añadida de ser más fácil de manejar (figura 17.3).
Figura 17. 3
o Point to point: Productos de punto a punto con Bluetooth (así como los productos Wi-Fi en el modo ad hoc) utilizan la topología de punto a punto. Estos dispositivos se conectan directamente entre sí y no requieren acceso punto u otro dispositivo de cubo para comunicarse entre sí, aunque el acceso compartido a Internet requiere que todos los equipos se conecten a una pasarela inalámbrica común. La topología punto a punto es mucho menos cara por unidad que una topología en estrella. Es, sin embargo, más adecuado para los datos temporales compartiendo con otro dispositivo (Bluetooth) y actualmente es mucho más lento que Redes 100BASE-TX (figura 17.4).
Figura 17. 4
Protocolos de red Hace unos años, la segunda elección más importante al momento de crear una red era la elección del protocolo de red que usar porque afecta a los tipos de ordenadores que pueden conectarse a la red.. Hoy en día, la elección en gran parte se ha hecho para usted: TCP / IP ha sustituido otra red
protocolos como IPX / SPX (usado en versiones anteriores de Novell NetWare) y NetBEUI (utilizado en redes antiguas basadas en Windows y DOS peer-to-peer y con conexión directa por cable), ya que se puede utilizar tanto para el Internet y la conectividad LAN. TCP / IP es un protocolo universal que prácticamente todos Sistemas operativos puede usar.
IP y TCP/IP IP significa Internet Protocol, es la capa de red de la colección de protocolos (o conjunto de protocolos) desarrollado para su uso en Internet, y comúnmente conocida como TCP / IP. Más tarde, los protocolos TCP / IP fueron adoptadas por el sistemas operativos Unix. Ahora se han convertido en el más común conjunto de protocolos utilizados en redes LAN de PC. Prácticamente todos los sistemas operativos con capacidades de redes TCP / IP, y está bien en su camino hacia el desplazamiento de todos los otros protocolos de la competencia. Novell NetWare 6 y superiores, Linux, Windows XP y posteriores todos utilizan TCP / IP como protocolo de red nativo.
IPX El conjunto de protocolos IPX (a menudo referida como IPX / SPX) es el término colectivo para los protocolos propietarios que Novell ha creado para su sistema operativo NetWare. Aunque basado libremente en algunos de los protocolos TCP / IP, Novell mantiene en privado las normas de protocolo IPX. Sin embargo, esto no ha impedido a Microsoft crear su propio protocolo compatible con IPX para los sistemas operativos de Windows. Internetwork Packet Exchange (IPX) es un protocolo de capa de red que sea equivalente en función de la propiedad intelectual. La equivalente del conjunto de TCP es el protocolo de Intercambio de paquetes secuenciado (SPX), que proporciona inter conexión, un servicio confiable en la capa de transporte. Los protocolos IPX normalmente se utilizan hoy en día sólo en redes con servidores NetWare que ejecutan versiones anteriores de NetWare. A menudo se instalan junto con otro conjunto de protocolos como TCP / IP. Novell ha eliminado el uso de IPX para el soporte de NetWare y cambiado a TCP / IP, junto con el resto de la industria - a partir de redes de NetWare 5 . NetWare 5 utiliza IPX / SPX sólo para las operaciones especializadas. La mayor parte del producto utiliza TCP / IP. NetWare versión 6 y superiores el uso de TCP / IP exclusiva.
NetBEUI Interfaz de usuario extendida de NetBIOS (NetBEUI) es un protocolo que se utiliza sobre las pequeñas redes de Windows NT, así como en las redes de pares basados en Windows para trabajo en grupo y Windows 9x. Fue el protocolo por defecto en Windows NT 3.1, la primera versión de ese sistema operativo. Las versiones posteriores, sin embargo, utilizan la Los protocolos TCP / IP por defecto.
Capítulo 18: fuentes de alimentación Función primaria y operación La función básica de la fuente de alimentación es transformar la corriente eléctrica de un enchufe a una que el ordenador pueda utilizar. La fuente de alimentación en un sistema de escritorio convencional está diseñada para convertir 120V a 60 Hz AC (corriente alterna) o 240V a 50Hz AC de corriente a 3,3 V, 5 V y 12 V DC (corriente continua). Denominada PSU que corresponder a constant voltage switching power supply unit, definiéndose como: • Constant voltage (voltaje constante): significa que la fuente de poder aporta el mismo voltaje que los componentes internos de la computadora sin importar el voltaje de la corriente alterna o de la potencia (watts) que recibe. •
Switching (conmutada): hace referencia al diseño y la técnica de regulación de energía que muchos fabricantes. Comparando con otros tipos de fuentes de alimentación el diseño
conmutado proporciona una fuente de energía eficiente y de bajo costo generando una mínima cantidad de calor.
Rieles de tensión La PSU normalmente suministra +3.3V,+5V y +12V al sistema. Estas tensiones son comúnmente llamadas rieles, haciendo referencia al hecho que a pesar de que hay varios cables transportando tensiones específicas, son normalmente conectados a un solo riel en la PSU. • Reguladores de voltaje: la fuente de alimentación debe proveer una fuente estable de corriente continua para que el sistema opere apropiadamente. Dispositivos que funcionan en diferentes voltajes a los que provee la fuente de alimentación deben ser alimentados de manera indirecta por los reguladores en la misma tarjeta, estos toman 5V o 12V de la fuente de alimentación convirtiendo los a voltajes menores que son requeridos por varios componentes. •
Corriente continua de voltaje negativo: una fuente de alimentación típica no solamente genera voltajes de +3.3V,+5V y +12V, sino también -12V y posiblemente -5V. Donde -12V se utiliza en algunos diseños de tarjetas para puertos seriales o circuitos LAN (local area network) y -5V es utilizado en el puerto ISA en el pin B5.
La señal de energía correcta Adicionalmente la fuente de alimentación asegura de que el sistema no corra a menos que los voltajes administrados se encuentren en los rangos apropiados. Esta realiza revisiones internas además de pruebas antes de permitir al sistema arrancar. Si las pruebas son exitosas, la fuente de alimentación envía una señal especial a la fuente de poder llamada Power_Good. Esta señal debe estar continuamente presente para que el sistema funcione. Por lo tanto, cuando el voltaje AC disminuye y la fuente de alimentación no puede mantener las salidas dentro del rango de tolerancia, la señal Power_Good se retira y fuerza al sistema a resetearse. Este no se reinicia hasta que la señal regrese. Esta señal es +5V de alta actividad (con una variación de +2.4V a +6.0V en el rango de lo aceptable) que es administrado a la placa base cuando al fuente de alimentación ha pasado las pruebas internas y los voltajes de salida se hayan estabilizado.
Factores de forma de fuentes de alimentación La forma y el diseño físico general de un componente se llaman factor de forma. A pesar de que algunos factores de forma de fuentes de alimentación tienen el mismo nombre que los factores de forma de placas base, las fuentes de alimentación se relacionan más con el chasis del sistema (case) que con las placas base. En las tablas 18.1 y 18.2 se muestran los factores de forma de estándares en la industria. Factores de forma Año de introducción Tipos de conector Factores de forma para modernos de fuentes placas base de alimentación normalmente asociados ATX/ATX12V 1995 20/24-pines principal, ATX, microATX, BTX, 4-pines +12V microBTX SFX/SFX12V/PS3 1997 20/24-pines principal, microATX, FlexATX, 4-pines +12V microBTX, picoBTX, Mini-ITX, DTX EPS/EPS12V 1998 24-pines principal, ATX, extended ATX 8-pines +12V TFX12V 2002 20/24-pines principal, microATX, FlexATX, 4-pines +12V microBTX, picoBTX,
CFX12V
2003
LFX12V
2004
Flex ATX
2007
20/24-pines principal, 4-pines +12V 24-pines principal, 4-pines +12V 24-pines principal, 4-pines +12V
Mini-ITX, DTX microBTX, picoBTX, DTX picoBTX, nanoBTX, DTX microATX, FlexATX, microBTX, picoBTX, nanoBTX, MiniITX,DTX
Tabla 18. 1
Factores de forma obsoletos de fuentes de alimentación
Año de introducción
Tipo de conector
PC/XT AT/Desk AT/Tower Baby-AT LPX(PS/2)
1981 1984 1984 1984 1987
PC/XT AT AT AT AT
Factores de forma para placas base normalmente asociados PC/XT, Baby-AT Full-size AT, Baby-AT Full-size AT, Baby-AT Full-size AT, Baby-AT Baby-AT, Mini-AT, LPX
Tabla 18. 2
Factores de forma modernos Actualmente ATX es el más común pero aun así se describirán las que continúan en vigencia: • ATX/ATX12V: introducida por Intel en 1995 y 1996 principalmente por que los existentes estándares de ese tiempo ya no proveían suficiente energía utilizando dos conectores con un total de 12 pines para la placa base. Con el tiempo esta ha ido evolucionando cambiando el diseño y la orientación del ventilador. En el año 2000 la ATX 2.03 fue descontinuada abriendo paso a la ATX/ATX12V 1.0 que incluía un conector opcional de 4-pines +12V. Este factor de forma además de incluir la nueva salida +3.3V, incluía la señal Power_Good. Se puede ver un ejemplo en la figura 18.1.
Figura 18. 1
•
SFX/SFX12V: en 1997 Intel al memento de la lanzar su nuevo factor de forma para placas base (microATX) también diseñaron una fuente de alimentación que la acompañará. El estándar SFX define cinco distintas formas físicas, algunas que no son directamente intercambiables: SFX estándar con ventilador de 60mm (figura 18.2), SFX estándar con ventilador superior de 80mm(figura 18.3), SFX estándar con ventilador superior rotado de 80mm (figura 18.4), SFX de bajo perfil con ventilador de 40mm (figura 18.5), PS3 (SFX) con ventilador de 80 mm (figura 18.6).
Figura 18. 2
Figura 18. 3
Figura 18. 4
Figura 18. 5
Figura 18. 6
•
EPS/EPS12V: en 1998 un grupo de compañías incluyendo Intel, Hewlett-Packard, NEC, Data General, Micron y Compaq crearon la Server System Infrastructure (SSI) para cubrir todos los componentes de hardware de los servidores. Siendo su fuente de alimentación la EPS basada en la ATX pero con mejoras, siendo la principal el conector principal con 24-pines (figura 18.7).
Figura 18. 7
•
TFX12V: introducida por Intel en 2002 para las placas base microATX, FlexATX y Mini-ATX (figura 18.8).
Figura 18. 8
•
CFX12V: introducida por Intel en 2003 para placas base microBTX y picoBTX (figura 18.9)
Figura 18. 9
•
LFX12V: introducida por Intel en 2004 para placas base picoBTX y nanoBTX.
Figura 18. 10
•
Flex ATX: introducida por FSP (Fortron Sourse Power) en 2001incluyendo dos ventiladores de 40mm (figura 18.11).
Figura 18. 11
Interruptores de alimentación Son tres los tipos principales de interruptores los usados en PCs. Se pueden describir como: • Interruptor controlador de la placa base en el panel frontal (ATX y posteriores)
•
Interruptor de corriente alterna de alimentación del panel frontal (AT / LPX; obsoleto)
•
Interruptor de corriente alterna alimentación integrada (PC / XT / AT; obsoleto)
ATX y nuevas Todas las ATX y posteriores utilizan el conector principal de 20/24-pines, la señal Power_Good. Su verdadero interruptor es un pequeño botón en el panel frontal, que se conecta a la placa base a través de un conector de dos pines (figura 18.12).
Figura 18. 12
Interruptores de alimentación PC/XT/AT y LPX En los primeros sistemas se tenía un interruptor en la fuente de alimentación el cual cortaba el paso de AC. En los 80 los sistemas con fuentes de alimentación LPX comenzaron a utilizar un interruptor en el panel frontal pero de todas maneras continuaba conectado a la fuente de alimentación. Esto solucionaba el problema de alcanzar el interruptor en la parte trasera del equipo pero aun así creaba un habiente peligroso porque los cables transportaban voltajes peligrosos además que algunos cables se encontraban calientes mientras el sistema se encontraba conectado a corriente.
Conectores de alimentación de la placa base Cada computadora tiene conectores de la fuente de alimentación a la placa base. Estos alimentan a todo lo que se le encuentra conectado, desde componentes integrados hasta cualquier tarjeta conectada a sus puertos. Estos conectores corresponden a un estándar que aparte de regular los voltajes de los pines regula su forma para que solo encaje de una sola manera evitando la posibilidad de quemar la placa base, fuente de alimentación o ambas. A través de los años han existido dos principales conectores para placas base el AT/LPX y el ATX.
Conector de alimentación AT/PLX Las placas base XT, AT, Baby-AT y LPX utilizan el mismo conector. Conocidos como P8 y P9 estos conectores tenían seis pines cada uno conectados a la placa base (figura 18.13). Estos conectores no son estandarizados en la industria. Conocidos también como P1 y P2.
Figura 18. 13
Conectores de alimentación ATX y ATX12 Fuentes de alimentación partiendo desde el original ATX y ATX12V 1.x hasta las actuales variantes tiene: • Conector principal de 20-pines •
Conector auxiliar de 6-pines
•
Conector de 4-pines +12V
El conector principal siempre es requerido pero los otros dos pueden variar según el modelo. • Conector principal de 20-pìnes: consiste en un conector Molex Mini-Fit jr (figura 18.14).
Figura 18. 14
•
Conector auxiliar de 6-pines: con el avance se trae mayor consumo, entonces las placas con mayor consumo necesitan el conector auxiliar de 6-pines, el cual consiste en un Molex 90331-0010 (figura 18.15).
Figura 18. 15
•
Conector principal de 24-pines ATX12V 2.x: desde la aparición del PCI Express y de su especificación x16 para tarjetas gráficas fue necesario extender el conector puesto que estas tarjetas consumían más de lo permitido por un conector de 20-pines (figura 18.16).
Figura 18. 16
•
Conector del CPU: el procesador recibe su energía del voltage regulator module (VRM), encontrado en la placa base. Este se encarga de satisfacer las necesidades del procesador, regulando el voltaje entre +5V y +12V.
•
Conector de 4-pines +12V: el concepto fue darle más energía a la placa base en especial al VRM, creándose este conector que proveía dos líneas de +12V (figura 18.17).
Figura 18. 17
•
Conector de 8-pines +12V: las placas base de alta gama poseen varios VRMs entonces para lograr proveer con la energía suficiente se creó el conector de 8-pines (figura 18.18).
Figura 18. 18
Conectores adicionales A parte de alimentar el conector de la placa base, la fuente de alimentación se encarga de alimentar diferentes tipos de conectores para componentes que no se encuentran integrados en la placa base. • Conectores de alimentación de periféricos: es el conector más común en todas las fuentes de de alimentación. Usualmente utilizado para alimentar lectoras de disco, HDD PATA, ventiladores y otros (figura 18.19)
Figura 18. 19
•
Conector de alimentación de floppy: creado por la necesidad de un conector para el lector de 3 ½ pulgadas (figura 18.20).
Figura 18. 20
•
Conector de alimentación Serial ATA: conector especial para SATA HDD (figura 18.21).
Figura 18. 21
•
Conector auxiliar para PCI Express: a pesar de que las ATX12V 2.x incluyen el conector principal de 24-pines para dispositivos como tarjetas de video con un consumo máximo de 75 watts por el puerto PCIe x16. Pero aun así los sistemas de alta gama necesitan un poco más de poder y para esto se introdujeron dos estándares: o Especificación grafica PCIe x16 ATX-150W: en 2004 este estándar se especificó como un conector de 6-pines capaz de enviar unos adicionales 75W directamente a la tarjeta gráfica, dando un total de 150W (figura 18.22).
Figura 18. 22
o Especificación electromagnética de alto poder PCIe 225W/300W: en 2008 se especificó como un conector de 8-pines capaz de enviar unos adicionales 150W (figura 18.23).
Figura 18. 23
Especificaciones de la fuente de alimentación Las fuentes de alimentación tienen varias especificaciones que definen sus capacidades de entradas y salidas así como sus características operacionales.
Carga de la fuente de alimentación Las fuentes de poder para computadoras son de diseño conmutado en vez de lineal. El diseño conmutado usa un oscilador de alta velocidad para convertir el alto voltaje de AC del enchufe a un voltaje de DC mucho menor.
Rangos de la fuente de alimentación Puede utilizase la siguiente fórmula para calcular el consumo: Watts= Voltios x Amperios
Corrección del factor de energía El factor de energía mide cuan eficiente es la manera en que se utiliza la energía y se expresa en un valor entre cero y uno. Mientras más alto es el valor significa que la energía está siendo utilizada eficientemente. Generalmente dos cargas son colocadas en las líneas de AC: • Resistiva: la energía se convierte en calor, luz, movimiento o trabajo. •
Inductiva: sostiene el campo electromagnético como en un transformador o motor.
Cálculos de consumo eléctrico Cuando se expanden o actualizan las computadoras, hay que encargarse que de la fuente de alimentación sea capaz de proveer sufriente corriente para alimentar todos los dispositivos internos. Una manera de ver si el sistema es capaz de ser expandido es calculando los niveles de consumo energético por los componentes del sistema y comparando con la capacidad de la fuente de alimentación.
Ahorro de energía El ahorro energético puede lograrse por varios caminos. Uno de estos es utilizar componentes más eficientes que consumen menos energía para realizar una tarea. Otro es administrar de manera apropiada el hardware de la computadora apagando los componentes que no se encuentran en uso.
80 Plus En 2004 es fundado el programa 80 Plus para impulsar la eficiencia energética entre los fabricantes instalando fuentes de alimentación más eficientes en sus equipos. Actualmente existen cinco niveles de certificación a distintas cargas de energía (tabla 18.3). Niveles Eficiencia a 20% de Eficiencia a 50% de Eficiencia a 100% de carga carga carga 80 Plus 80% 80% 80% 80 Plus Bronce 82% 85% 82% 80 Plus Plata 85% 88% 85% 80 Plus Oro 87% 90% 87% 80 Plus Platino 90% 92% 89% Tabla 18. 3
Energy Star Energy Star es un estándar internacional para productos de consumo energético eficiente, incluyendo computadoras y fuentes de alimentación. Los productos con esta certificación gastan entre un 20% a 30% menos energía que lo requerido por los estándares federales.
Advanced Power Managment La especificación Advanced Power Managment (APM) fue conjuntamente desarrollada entre Intel y Microsoft que define una serie de interfaces entre el hardware que administra la energía y el sistema operativo. Cuando APM se encuentra activado puede cambiar el estado de la computadora entre cinco estados: • Encendido completo: el sistema corre completamente encendido sin administración de energía •
APM activo: el sistema está activo, con algunos dispositivos siendo administrados energéticamente.
•
APM reposo: el sistema está inactivo, con varios dispositivos en un estado de consumo mínimo. Cuando es sistema es activado puede cambiar a APM activo rápidamente.
•
APM suspendido: el sistema no está operando, con varios dispositivos sin energía. Cambia a APM activo de manera lenta.
•
Apagado: el sistema no está operando, con la fuente de alimentación apagada.
Advanced Configuration and Power Interface Es un estándar desarrollado por Intel, Microsoft y Toshiba. Llamado Advanced Configuration and Power Interface (ACPI) y diseñado para incluir funciones de administración energética en el sistema operativo. Este perímete que el sistema encienda y apague los periféricos del sistema tanto internos como externos. Se divide en varios estados desde G0 que significa completamente operacional hasta G3 que significa mecánicamente apagado. • G0 trabajando: es el estado normal del dispositivo: o G0/D0 encendido completo: el dispositivo está trabajando completamente. o G0/D1: depende del dispositivo, usa menos energía que el D0. o G0/D2: depende del dispositivo, usa menor energía que el D1. o G0/D3 apagado: el dispositivo está apagado, pero todavía puede despertarse. •
El estado del procesador se dividen en : o G0/C0 CPU encendido: operación normal del procesador. o G0/C1 CPU detenido: el procesador está detenido. o G0/C2 CPU parado: el reloj está parado. o G0/C3 CPU/ cache parado: el reloj está detenido y le cache ya no responde.
•
G1 durmiendo: parece que el sistema está apagado pero está en uno de cuatro estados de hibernación, dependiendo de esto puede retornar rápidamente al estado G0. Los estados de G1 son: o G1/S1 detenido: el CPU está detenido, sin embargo el estado del sistema es retenido. o G1/S2 detenido-reseteo: similar al anterior, excepto que todo el contenido del cache desaparece y al regresar el CPU es reiniciado. o G1/S3 suspendido a la RAM: todo el contenido del sistema se pierde excepto la memoria. Al reiniciar el CPU restaura algún contenido de la L2. o G1/S4 suspendido al disco (hibernación): todo el estado del sistema incluyendo la memoria es almacenado en la memoria no volátil (HDD).
•
G2/S5 apagado suave: este es el apagado normal solamente que sistema continua conectado a corriente después de su apagado permitiendo que se retorne al estado G0.
•
G3 apagado mecánico: la fuente energética es completamente removida del sistema. Lo único que se mantiene es la CMOS por su batería independiente.
Solución de problemas de la fuente de alimentación Solucionando los problemas de la fuente de poder básicamente significa aislar la fuente que causa el problema y si es necesario remplazarla. Algunos problemas son listados a continuación: • Reinicio espontáneo. •
Problemas al iniciar.
•
Errores de paridad.
•
Sobrecalentamiento al momento de fallar el ventilador.
•
Pequeñas caídas de tensión que causan el reinicio del sistema.
•
Descargas estáticas que alteran el funcionamiento del sistema.
•
Reconocimiento errático de los periféricos.
Unos sencillos pasos para revisar si hay problemas con la fuente de poder: • Revisar la entrada de AC. •
Revisar los conectores de DC.
•
Revisar las salidas de DC, utilizando un multímetro.
•
Revisar los periféricos instalados, probar uno por uno para encontrar la falla.
Fuentes de alimentación sobrecargadas La calidad de las fuentes de alimentación varia y así mismo su capacidad de funcionar. Por eso usualmente se elige una fuente de poder mucho más potente y de mayor calidad para poder evitar problemas de sobrecalentamiento.
Enfriamiento inadecuado Es necesario revisar el método de enfriamiento puesto que es peligroso trabajar con procesador sobrecalentado y posteriormente su quemado.
Baterías de reloj y memoria no volátil (CMOS RAM) en tiempo real Muchas computadoras tienen un tipo especial de chip que combina el reloj en tiempo real (RTC) con al menos 64 bytes de memoria RAM no volátil (NVRAM). Es oficialmente llamando RTC/NVRAM pero es referido como chip CMOS por el proceso utilizado para fabricarlos. Es especialmente diseñado para funcionar a base de una batería durante años. • Baterías CMOS actuales: estas vienen en varias formas, la mayoría son de litio puesto que duran de dos a cinco años (figura 18.).
Figura 18. 24
•
Baterías CMOS obsoletas: antes las baterías funcionaban a distintos voltajes además de tener varias formas. Algunas tenían las baterías embebidas y si se llegaba a pasar su vida útil era necesario remplazar todo el sistema.
Solución de problemas Algunos de los indicios que la batería se encuentra mal es el hecho que el reloj de la computadora se reinicia cada vez que se apaga el sistema. Usualmente cuando se remplaza la batería todo su contenido es perdido pero el mismo sistema por eso se recomienda almacenar todas las preferencias del sistema, algunos sistemas almacenan el contenido del chip para después restaurarlo si es necesario.
Capítulo 19: armando y actualizando sistemas Componentes del sistema En estos días la construcción de su propio sistema desde cero ya no es el proceso desalentador que una vez fue. Todos los componentes necesarios para construir un sistema de PC es disponibles a un precio competitivo, y el sistema que se construye puede utilizar los mismo os incluso mejores componentes que los sistemas de marca superior. Hay, sin embargo, algunas precauciones para prestar atención. Lo principal a tener en cuenta es que rara vez alguien ahorrar dinero para la construcción de su propio sistema, la compra de un sistema completo de un proveedor de pedidos por correo o masa es casi siempre menos costoso. La razón de esto es simple: Los fabricantes de equipos más grandes compran componentes en cantidad y reciben un descuento mucho más grande de lo que puede mediante la compra de un solo componente específico. Además, usted podría pagar más por el envío si compra piezas de múltiples proveedores, en comparación a los gastos de envío y manipulación cuando usted compra un sistema completo. Los costos aumentan más si se tiene problemas con cualquiera de los componentes y tienen que hacer llamadas adicionales o pagar por los gastos de envío, para enviar las piezas incorrectas o con mal funcionamiento para el reemplazo. Además, muchas empresas cobran tarifas de reposición si usted compra algo y luego determina que usted no lo necesita o no puede usarla. Si usted compra las partes a nivel local para evitar los gastos de envío, por lo general tiene que pagar el impuesto sobre las ventas, así como los precios más altos por lo general asociados con el comercio minorista de ventas. Luego está el software incluido. Aunque a veces se me ocurre un precio cercano a un comercial sistema cuando la construcción de mi propio sistema desde cero, el paquete de software realmente añade valor al sistema. Por ejemplo, una copia OEM de Windows cuesta alrededor de $ 140 o más, y es el doble que para una versión comercial. (Versiones de actualización no se aplican a los nuevos sistemas) Este es un gasto legítimo que tendrá que incluir en la construcción de un nuevo sistema desde cero. Otro problema relacionado con el sistema operativo (OS) es la activación de Windows. Cuando usted compra un sistema de un importante OEM con Windows preinstalado, esa versión se pre activa de forma permanente a través de algo que Microsoft llama Sistema Cerrado de preinstalación (SLP),
que se basa en un código especial, tanto en Windows, así como en el BIOS de la placa del sistema. Esto significa que usted nunca tendrá que hacer frente con la molestia de activación, incluso si vuelve a cargar el sistema utilizando la partición de recuperación del producto o los discos. Cuando usted construye su propio sistema, sin embargo, tiene que activar Windows cada vez que se instala, y usted puede incluso tener que reactivarlo si cambia demasiados dispositivos en el sistema. Está claro que las razones para la construcción de un sistema desde cero a menudo tienen menos que ver con el ahorro de dinero y más que ver con la experiencia que adquiera y los resultados a alcanzar. En un extremo, mediante la construcción por su cuenta, usted tiene un sistema personalizado que contiene los componentes exactos, OS, y las características que usted ha seleccionado. La mayoría de las veces cuando usted compra un sistema pre configurado, usted tiene que comprometerse de alguna manera. Por ejemplo, es posible obtener el adaptador de vídeo que desea, pero usted prefiere una marca diferente o modelo de placa base. Es posible que desee utilizar Windows XP en lugar de Vista o Windows 7, o tal vez usted quiere instalar Linux en su lugar. Por la construcción de su propio sistema, puede seleccionar los componentes exactos que desee y construir el sistema definitivo para sus necesidades. La experiencia también es muy gratificante. Usted sabe exactamente cómo se construye su sistema y se configura, ya que usted mismo lo hizo. Esto hace que el apoyo y la instalación de accesorios adicionales sea mucho más fácil el futuro. Una forma de ahorrar dinero es mediante el uso de los componentes de su sistema actual. El monitor, teclado, ratón, dispositivos de almacenamiento, la mayoría de las tarjetas de adaptación, e incluso la carcasa y la fuente de alimentación de un sistema antiguo que probablemente también funcione en su nuevo sistema. Cosas que probablemente no será capaz de volver a utilizar incluyen placas base, procesadores, memoria y tarjetas de vídeo. Como una forma de reciclaje, se puede tomar los viejos sistemas que están siendo desechados y reconstruirlos utilizando las nuevas componentes. Esencialmente, esto significa cambiar el interior del sistema y volver a utilizar la case, ventiladores, posiblemente la fuente de alimentación, y como muchos otros componentes internos como sea posible. Los componentes usados para armar una típica computadora son: • Case •
Fuente de alimentacion
•
Placa base
•
Procesador CPU
•
Ventilador del CPU
•
Memoria (RAM)
•
Lector de floppy
•
HDD/SSD
•
Lector óptico
•
Teclado
•
Mouse
•
Tarjeta de video
•
Monitor
•
Tarjeta de audio
•
Parlantes
•
Tarjeta de red
•
Sistema operativo
Algunos de estos componentes son tanto opcionales o no se adquieren por separado.
Case y fuente de alimentación La case y la fuente de alimentación (PSU) a menudo se vende como una unidad, a pesar de que muchos vendedores las separan. Las fuentes de alimentación incluidas con las cases de menor costo a menudo son de inferior calidad o proporcionan una cantidad inadecuada de poder, así que es posible que desee reemplazar la fuente de alimentación existente con una de su elección. Hay una multitud de diseños de chasis entre los que elegir, por lo general depende del factor de forma de la placa base de la forma que desea, el número de bahías de unidad disponibles, y si el sistema es de ser colocado en un escritorio, en el piso debajo de la mesa, en un estante, o en algún otro lugar. Hay casos con ventiladores extra para la refrigeración, el panel frontal de E / S y puertos de audio, paneles laterales desmontables, y bandejas para hacer que la instalación de una placa base más fácil, así como los casos en que no requieren herramientas para el montaje. Para la mayoría de los sistemas hechos a medida, un caso de mediados de la torre que soporta un factor de forma ATX o microATX de la placa base, junto con un ATX12V 2.x o EPS12V, es la mejor opción. El tamaño y forma de un componente que se llama el factor de forma. Los factores de forma de las cases más populares son: • Full- tower •
Medio o mini – torre
•
Escritorio
•
Bajo perfil
Estos no son los factores de forma como los oficiales para las placas base y fuentes de alimentación, sin embargo, cada uno está diseñado para aceptar un factor específico forma la placa base y la fuente de alimentación. Usted tiene que asegúrese de que la case particular que elija acepte el tipo de placa base y la fuente de alimentación que desee utilizar. Luego de ponerse cómodo en un factor de forma de la case, usted tiene que elegir uno que soporta la forma de la placa base y la forma de fuente de alimentación que desea utilizar. Los mini- torre o bajo perfil suelen aceptar sólo microATX, FlexATX o placas base más pequeñas, lo que limita un tanto sus opciones. Dentro de las familias ATX y BTX, un caso más grande siempre acepta las placas base más pequeñas. Por ejemplo, si una case acepta un tamaño completo ATX, también acepta microATX y FlexATX.
Procesador Tanto los procesadores de Intel como los de AMD se venden a través de dos canales o métodos primarios. Ellos se denominan en caja (por menor) y OEM (por mayor). La diferencia más obvia entre los procesadores en caja y OEM es el envase físico. Podría argumentarse que ambos vienen en cajas, pero los procesadores en caja Intel o AMD vienen empaquetado individualmente en una caja de celofán de colores que incluye el procesador, el
disipador de calor, ventilador, instrucciones de instalación, un certificado de autenticidad, el papeleo de la garantía, y así sucesivamente. Por otro lado, los procesadores OEM vienen en una caja mucho más grande con múltiples bandejas que contiene hasta 10 procesadores cada una, o hasta 100 en total. No hay disipadores, ventiladores, instrucciones de instalación, garantía u documentos que no están incluidos. Distribuidores OEM pueden proporcionar un disipador de calor y ventilador con un procesador de OEM. Sin embargo, a menudo son de calidad desigual y ofrecen un rendimiento insatisfactorio. Los principales fabricantes de sistemas compran procesadores OEM en grandes cantidades.
Placa base Varios factores de forma compatibles se utilizan para las placas base. El factor de forma se refiere a las dimensiones físicas. En general, es más seguro quedarse con los factores de forma ATX o microATX, puesto que son los más populares, y con los que tendrá las más amplias opciones en los casos, placas base y fuentes de alimentación. • Chipsets: Aparte del procesador, el componente principal en una placa madre se llama el chipset. Esto por lo general es un conjunto de uno o dos chips que contiene los principales circuitos de la placa base. Cuando se utilizan dos chips, a menudo se llama el puente norte, MCH (Memory Controller Hub) o IOH (I / O Hub) y el puente sur o ICH (I / O Controller Hub). Muchos procesadores más recientes integran las funciones de la primera chip en el procesador y llaman al chip queda una PCH (Plataform Controller Hub). Las fichas en el chipset reemplazan los 150 o más componentes distintos que se utilizaron en los sistemas originales IBM AT y permiten a un diseñador de la placa base crear fácilmente un sistema funcional de sólo unas pocas partes. El chipset contiene la mayor cantidad de los circuitos excepto por el el procesador y la memoria en la mayoría de los sistemas. •
BIOS: Otra característica importante de la placa base es el sistema de entrada / salida básico (BIOS). Este es también llamado el BIOS ROM porque el código se almacena en una memoria de sólo lectura (ROM). La mayoría de los BIOS son suministrados por uno de los principales fabricantes de BIOS, como AMI (American Megatrends International), Phoenix, o Award (propiedad de Phoenix) . El BIOS es normalmente contenido en un tipo especial de chips reprogramable llamado Flash ROM o EEPROM. Esto le permite descargar actualizaciones de la BIOS del fabricante, utilizando un programa que se suministra. Antes de comprar una placa base, ver si la placa está bien soportada y que el fabricante ofrece actualizaciones de BIOS para descargar. Si usted no puede encontrar fácilmente las actualizaciones del BIOS, controladores y documentación para la tarjeta en la página web del fabricante, es posible que desee elegir una tabla de otro fabricante que proporciona un mejor soporte
Memorias La memoria principal se instala normalmente en forma de módulos de memoria dual en línea (DIMM). Tres tipos de módulos de memoria principales se utilizan comúnmente en los sistemas de PC hoy en día, con algunas variaciones de cada uno. Los principales tipos son los siguientes: • Módulo DIMM DDR de 184 pines •
Módulo DIMM DDR2 de 240 pines
•
Módulo DIMM DDR3 de 240 pines
Memoria doble velocidad de datos (DDR) SDRAM es una variante actualizada de SDRAM en el que se transfieren los datos dos veces más rápido. DDR2 es una versión mejorada de DDR que soporta velocidades de reloj más altas y tensiones más bajas. DDR3 es el último tipo de memoria principal en el mercado y es el más popular en nuevos sistemas. • Puertos de entrada y salida: Prácticamente en todas las placas base de hoy se han incorporado los puertos de E / S. En los casos excepcionales en los que estos puertos no se construyen en, deben ser suministrados a través de una tarjeta de expansión plug-in, que por desgracia, es un desperdicio de una ranura de expansión. Los siguientes puertos podrían incluirse en cualquier sistema nuevo de montar: o PS / 2 puerto de teclado ( tipo mini-DIN). o PS / 2 puerto de ratón (tipo mini-DIN). o Puerto serie (no compatible con los más recientes chipsets). o Puerto paralelo (no compatible con los más recientes chipsets). o Cuatro o más puertos USB 2.0. o Dos o más puertos USB 3.0 (también compatible con USB 1.1 y dispositivos USB 2.0) o Uno o más puertos FireWire. o Uno o más Video Graphics Array (VGA) analógico, Digital Visual Interface (DVI), HighDefinition Multimedia Interface (HDMI) o conectores de vídeo DisplayPort (video integrado). o Puerto RJ-45 para 10/100 o Gigabit Ethernet. o Conectores de audio (altavoces, micrófono, etc.). o Un puerto de controlador de disquete (no compatible con los más recientes chipsets). o Uno o más puertos ATA paralelo (PATA) (no compatibles con los nuevos chipsets) o Dos o más puertos ATA serial (SATA). o Uno o más puertos eSATA.
Hard Disk/Solid State Drives Su sistema también necesita al menos un disco duro o unidad de estado sólido. Una de las reglas cardinales de la compra de computadoras es que usted nunca se puede tener demasiado almacenamiento. Se compra tanto como usted puede permitirse, y es casi seguro que termina de llenar la de todos modos. ATA serial se ha convertido en la interfaz de la unidad más popular, muchas placas base ofrecen seis o más conectores SATA. Muchos todavía tienen un puerto ATA paralelo también. Todas las placas base tienen incorporado los puertos USB, y muchos incluyen puertos IEEE 1394 (FireWire). Unidades USB y FireWire externos son útiles para fines de copia de seguridad, así como para mover grandes cantidades de datos de un sistema a otro.
Almacenamiento extraíble La mayoría de los sistemas de hoy en día ya no están equipados con una unidad de disquete de 1,44 MB, 3 1/2-pulgadas debido a que sistemas modernos son capaces de arrancar desde una unidad óptica o USB. Independientemente del formato, usualmente se instala una unidad óptica en el sistema, para instalar el sistema operativo u otro software. Si usted realmente no necesita una unidad óptica en el sistema, puede usar una unidad óptica o USB externa conectada de forma temporal, y construir el sistema sin una (instalación permanente) unidad óptica interna. Un disco duro externo también vale la pena considerar sí necesita más espacio de almacenamiento removible, ya sea para la portabilidad o para copias de seguridad de datos. Discos ópticos regrabables no pueden competir con la capacidad de almacenamiento de los discos duros externos, que puede contener varios terabytes de datos. Ahora puede encontrar cajas externas que incluyen puertos USB o FireWire (a veces ambos) por 30$ o menos.
Dispositivos de entrada Obviamente, el sistema necesita un teclado y algún tipo de dispositivo señalador, como un mouse. Diferentes personas prefieren diferentes tipos de teclados, y la "sensación" de un tipo puede variar considerablemente de otros tipos. Si es posible, le sugiero que pruebe una variedad de teclados hasta que encuentre el que más se adapta usted mejor. Mientras los teclados y ratones más viejos con cable e inalámbricos suelen incluir conectores que podrían acomodar cualquiera 6-pin mini-DIN (PS / 2) o puerto USB, casi todos los productos actuales están diseñados para puertos USB solamente.
Tarjetas de video y pantallas Se necesita un adaptador de vídeo y un monitor o pantalla para completar su sistema. Numerosas opciones son disponibles en esta área. La pantalla es la interfaz principal para el sistema y puede ser la causa de muchas horas de ya sea dolor o placer, en función del monitor que elija. En este punto el mercado de los tubos de rayos catódicos ha muerto, y sólo se recomienda LCDs para los nuevos sistemas. Puede conectarse la mayoría de las pantallas LCD a un puerto analógico VGA, pero los modelos más actuales están diseñados para trabajar con interfaz visual digital (DVI), HDMI o conectores DisplayPort, que están reemplazando a los antiguos analógicos VGA. Los sistemas más antiguos utilizan las interfaces AGP o PCI para tarjetas de video, mientras que los sistemas modernos utilizan PCI Express. Windows admite varios monitores en un solo sistema, y es una característica que puede ser útil para una variedad de aplicaciones. Si el rendimiento del juego es su objetivo final y se puede tolerar el gasto extra, buscar un sistema que admite dos o más tarjetas gráficas PCI Express x16. Tanto NVIDIA y AMD ofrecen chipsets de vídeo de alto rendimiento que puede utilizar para ejecutar varias tarjetas de video para aumentar el rendimiento de visualización de vídeo.
Hardware de audio Todos los sistemas de hoy en día deben ser capaces de reproducir audio en cierta medida, lo que significa que necesita al menos un conjunto pasable de altavoces externos y una placa base con audio integrado o un sonido independiente tarjeta. La mayoría de los sistemas disponen hoy de audio integrado, pero puede desactivarlo si prefiere añadir una tarjeta dedicada de sonido de alta calidad. Tarjetas dedicadas son ideales si quieres la mejor calidad de sonido posible para reproducción de vídeo, captura y edición de audio o sonido envolvente para juegos. Casi cualquier sistema de audio o tarjeta de sonido en el mercado hoy en día es compatible con la línea de base de Creative Sonido serie Blaster, Windows DirectSound, y otras APIs de sonido.
Accesorios Además de los componentes principales, necesita varios otros accesorios para completar su sistema. Estos son las piezas pequeñas que pueden hacer que el proceso de montaje de un placer o una tarea. Si va a comprar los componentes del sistema de fuentes de pedidos por correo, usted debe hacer una lista completa de todas las partes necesarias, hasta el último cable y tornillo, y asegúrese de tener todo antes de empezar el proceso de montaje. Es insoportable tener que esperar varios días con un sistema semi-montado por la entrega de una parte olvidada. • Disipadores/Ventiladores: Algunos de los procesadores más rápidos de hoy en día producen una gran cantidad de calor y este calor tiene que ser disipado para que su sistema no funcione de forma intermitente o incluso falle completamente. Los procesadores en caja de Intel y AMD se vende con el disipador de calor y ventilador incluido. Y aunque los procesadores OEM no incluyen un disipador de calor del fabricante del procesador, la mayoría de los proveedores que venden añaden un disipador de calor y ventilador del mercado de accesorios para el paquete, a menudo, los disipadores de calor del mercado de accesorios y ventiladores proporcionan significativamente mejor refrigeración de los enviados con procesadores en caja, haciéndolos más adecuados para overclocking. •
Cables: Sistemas de PC necesitan muchos cables diferentes para conectar todo. Estos pueden incluir cables de alimentación o adaptadores, cables de la unidad de disquetes, cables de la unidad ATA serial y paralelo, y muchos otros. Placas base normalmente incluyen un par de cables, pero si va a instalar varias unidades, es posible que tenga que comprar extras. Cases normalmente incluyen los cables para las conexiones del panel frontal y los cables de alimentación son normalmente incluido con o son parte de la fuente de alimentación.
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Hardware: Es posible que necesite tornillos, separadores, soportes o raíles de montaje (si su caso lo requiere), y otra hardware para montar su sistema. Un surtido de hardware se incluye normalmente con el case, pero en algunos casos esto ayuda a tener extras en la mano.
