Se denomina Generación de computadoras a cualquiera de los períodos en que se divide la historia de las computadoras.
Primera generación (1951-1959): La primera generación de computadoras se caracteriza por el rasgo más prominente de la ENIAC Electronic Numerical Integrator And Computer (Computador e Integrador Numérico Electrónico): tubos de vacío (bulbos) y programación basada en el lenguaje de máquina.Medía aprox 16 metros de altura y tenía un sistema de refrigeración. Si se quemaba una válvula durante un trabajo había que reiniciarlo después de cambiar la misma.
Durante la década de 1950 se construyeron varias computadoras notables, cada una contribuyó con avances significativos: uso de la aritmética binaria, acceso aleatorio y el concepto de programas almacenados.
Segunda generación (1959-1964): Estas computadoras comenzaron a utilizar transistores. Se comunicaban mediante lenguajes de alto nivel.
El invento de los transistores significó un gran avance, ya que permitió la construcción de computadoras más poderosas, más confiables, y menos costosas. Además ocupaban menos espacio y producían menos calor que las computadoras que operaban a bases de tubos de vacío.
Tercera generación (1964-1971): Son las computadoras que comienzan a utilizar circuitos integrados. La IBM 360 es el símbolo de esta generación.
Cuarta Generación (1971-1980): Se caracteriza por la integración a gran escala de circuitos integrados y transistores. (más circuitos por unidad de espacio).
Quinta Generación (1980-presente) Las computadoras de quinta generación son computadoras basados en inteligencia artificial Usando lo que se puede denominar micro chip
Computadora personal
Una computadora 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, y que es compatible con la PC de IBM (aunque en el lenguaje corriente se puede referir también a equipos incompatibles). Una computadora personal es generalmente de tamaño medio y es usado por un sólo usuario (aunque hay sistemas operativos que permiten varios usuarios simultáneamente, lo que es conocido como multiusuario).
Una computadora personal suele estar equipada para cumplir tareas comunes de la informática moderna, es decir permite navegar por Internet, escribir textos y realizar otros trabajos de oficina además de escuchar música, ver videos, jugar, estudiar, etc.
En cuanto a su movilidad podemos distinguir entre computadora de escritorio y computadora portátil. Dentro del conjunto de las computadoras portátiles están las llamadas computadoras portátiles de escritorio.
Historia
En la primera y segunda generación de microcomputadoras también eran conocidos como computadoras domésticas u ordenador personal, y son comentados en el artículo correspondiente.
El primer registro que se conoce del término "computadora personal" apareció en la revista New Scientist en 1964, en una serie de artículos llamados «El mundo en 1984». En un artículo titulado The Banishment of Paper Work, Arthur L. Samuel, del Centro de Investigación Watson de IBM escribió: «Hasta que no sea viable obtener una educación en casa, a través de nuestra propia computadora personal, la naturaleza humana no habrá cambiado».
La primera generación que comenzó a fabricarse en los años setenta (véase computadora doméstica), eran mucho menos polifacéticos y potentes que las computadoras de las empresas de aquel entonces, y en general eran utilizados por los aficionados a la informática para jugar. Fue el lanzamiento de la hoja de cálculo VisiCalc, en principio para Apple II y después para el IBM PC, la verdadera aplicación que logro convertir a la microcomputadora en una herramienta de trabajo. El bajo costo de las computadoras personales le hizo adquirir una gran popularidad tanto para las familias como para los trabajadores en los años ochenta.
En los noventa el poder de las computadoras personales aumentó de manera radical, borrando la frontera desfasada que había entre las computadoras personales y las computadoras de varios usuarios como las computadoras centrales. Hoy las computadoras de gama alta se distinguen de las computadoras personales por su mayor fiabilidad o su mayor habilidad para realizar multitareas y no por la potencia de la CPU.
La mayoría de las computadoras personales utilizan una arquitectura de soporte físico compatible con el PC de IBM, usando procesadores compatibles con x86 realizados por Intel, AMD o Cyrix.
A pesar de la enorme popularidad de la computadora personal, varias microcomputadoras incompatibles con IBM (también llamados de manera general computadoras personales) son todavía populares para determinados usos específicos. La principal alternativa, hasta hace poco, era la computadora con procesador PowerPC, con el sistema operativo Mac OS X de Apple Computer (aunque otros sistemas operativos pueden correr sobre esta arquitectura), que se usa sobre todo para diseño gráfico y usos relacionados, sirviendo también perfectamente para un usuario doméstico. Hay que decir que a partir de 2006 las computadoras de Apple usan microprocesadores de Intel y ya no se fabrican PowerPC, pese a ello siguen siendo incompatibles (los compatibles utilizan BIOS y los Mac EFI).
La computadora personal es en una palabra consumidor-amistosa para la segunda generación de computadoras de escritorio, de incorporar el mercado a 1977 y de llegar a ser común durante los años 80. También se conocen como computadoras personales.
La computadora personal llegó a ser de fácil adquisición para el público en general debido a la producción en masa del microprocesador basado del chip de silicio y como el nombre indica, tendida para ser utilizado en el hogar más bien que en negocio/contextos industriales. También fueron diseñados para ser inmediatamente útiles a los clientes no técnicos, en contraste con los microcomputadoras de la primera generación que vinieron como kits y requirieron a menudo habilidades de la electrónica. El uso del término “computadora personal” murió en gran parte hacia fuera en el extremo de la década (en los EE.UU.) o en los años 90 tempranos (en Europa). Esto era debido a la subida de la computadora personal compatible de la PC de IBM, y a la preferencia consiguiente por el término “PC” más bien que “la computadora personal.
Una de las primeras computadoras personales, la Apple II.
Muchos computadoras fueron superficialmente similares. La mayoría no tenía un teclado integrado en el caso, a veces una fabricación barata de teclados flexibles en los primeros días, aunque todo el viaje se convirtió rápidamente en teclados universal debido a la abrumadora preferencia de los consumidores. La mayoría de los sistemas podrían utilizar un modulador de RF para ver la columna de texto de salida de 20-40 en un hogar de televisión. El uso de un televisor como pantalla casi define el PC antes de la computadora. Aunque los monitores de computadora dedicado estaban disponibles para este segmento de mercado, ésto era a menudo una compra posterior sólo hecha después de que los usuarios habían comprado una unidad de disco, impresora, módem, y las otras piezas de un sistema completo. Estos "periféricos se venden por separado" es otra característica definitoria de los ordenadores. Muchas primeras veces que los compradores de ordenador trajeron a casa el sistema de base C-64, se encontraron con que ellos tuvieron que comprar una unidad de disco o Datassette antes de que ellos pudieran aprovechar de ello como nada de eso una máquina de juego.
En la temprana parte de los años 1980, los ordenadores personales estaban sobre todo basados en la tecnología de microprocesador de 8 bit, típicamente la Tecnología MOS 6502 o el Zilog Z80. Una excepción notable era la serie TI-99, anunciada en 1979 con una CPU 16 bites TMS9900
Las tasas de reloj del procesador se suele 1ra-2o MHz para 6502 basada en la CPU y 2-4 MHz para sistemas basados en Z80 (rendimiento aproximadamente igual rendimiento), pero este aspecto de la ejecución no fue puesta de relieve por los usuarios o los fabricantes, ya que se ocupan de los sistemas limitada de memoria RAM capacidad, capacidades de gráficos y opciones de almacenamiento tiene carácter prioritario. Velocidad de reloj se consideró un detalle técnico de interés sólo para los usuarios que necesitan precisión de reloj. Para economizar en costos de los componentes, a menudo el mismo cristal utilizado para producir las señales de televisión en color compatible también fue dividido y utilizado para el reloj del procesador. Esto significaba transformadores rara vez operan a toda su velocidad nominal, y tuvo el efecto secundario de que Europa y América del Norte las versiones de la misma computadora funcionará a una velocidad ligeramente diferente y la resolución de vídeo diferente debido a las distintas normas de televisión.
Muchos de los ordenadores utilizados inicialmente las entonces omnipresentes casetes compactas de audio como un mecanismo de almacenamiento. La mayoría de las implementaciones de casetes fueron muy lentos y poco fiables, pero los disquetes que se encuentran en las unidades más costosas de negocios orientados a los microordenadores eran caras y se utilizan discos de ocho pulgadas de ancho en el principio ordenador de la época. Costes disminuyó hacia el final del decenio de 1980 las ventas de microcomputadoras y el aumento de la producción en masa de 5,25 "activado los mecanismos de la unidad de economía de escala. La 5.25" unidades de disquete se convertiría en norma, de 3,5 "unidades de que se disponga de la mayoría de los sistemas hacia la última parte de la década. La mayoría del software para las computadoras de los hogares sigue siendo vendido en 5,25 "los discos, sin embargo, de 3,5" unidades se utilizaron para el almacenamiento de datos. Normalización de los formatos de disco no era común, a veces incluso diferentes modelos del mismo fabricante utiliza distintos formatos de disco. Diversas copia los regímenes de protección se han desarrollado para los disquetes, pero la mayoría estaban rotas en el corto plazo, y muchos usuarios sólo se les tolera para juegos como el desgaste de los discos era una cuestión importante en su totalidad un sistema basado en disquete, y con un disco de copia de seguridad de vital aplicación el software se consideraba importante. Copie los programas que anuncian su capacidad para copiar o incluso eliminar los regímenes de protección comunes fueron una categoría de software de utilidad en esta época pre-DMCA.
En contraste con las computadoras modernas, la mayoría de las computadoras de los hogares a menudo tienen sus OS ROM almacenados en los chips. Esto hizo que los tiempos de inicio muy rápido - no más de unos segundos - pero actualizaciones difícil o imposible sin la compra de una nueva unidad. Por lo general, sólo los más graves errores se fijan por la emisión de nuevas ROM para reemplazar los antiguos en el costo del usuario. La interfaz de usuario suele ser sólo un intérprete BASIC, junto a un personaje basado en la pantalla o la línea de editor, con la realización de todas las aplicaciones de otros sistemas operativos propios deberes. Como la multitarea no era común en las computadoras de los hogares hasta finales de los años 80, esta falta de apoyo de la API no es una gran parte de la responsabilidad. Programas de aplicación de hardware suelen acceder directamente a realizar una tarea específica, a menudo "cambiar" el sistema operativo basado en ROM de todos modos a la libertad de la dirección que ocupa espacio y maximizar la capacidad de memoria RAM. En una permanente reflexión de sus principios de cassette orientada hacia la naturaleza, la mayoría de los ordenadores de su carga de disco del sistema operativo (DOS) por separado del principal sistema operativo. El DOS sólo se utiliza para enviar comandos a la unidad de disco y no necesita ser cargado para llevar a cabo otras funciones de la computación. Una excepción notable fue el comandante, cuya realidad, las unidades de disco contiene un procesador de 6502 y Commodore DOS en ROM. Muchos ordenadores también tienen un cartucho de interfaz que aceptó-ROM de software basado en. Esto se utiliza en ocasiones para la ampliación o mejoras, tales como cargadores rápido, y software de aplicación que existen en el cartucho, pero la gran mayoría de los cartuchos de juegos se [15].
De alrededor de 1985, el extremo superior de la computadora de mercado empezó a ser dominada por "próxima generación", usando las computadoras de los hogares de 16-bit Motorola 68000 chip, lo que contribuyó a que el gran aumento de las capacidades de los Amiga y Atari ST serie. Reloj tasas en estos sistemas fueron de aproximadamente de 8 MHz con capacidad de memoria RAM de 256 kB (por la base del sistema Amiga 1000) hasta 1024 KB (1 megabyte, un hito, por primera vez en el Atari ST 1040). Amiga y ST GUIs tanto había inspirado en el Apple Macintosh, pero a un precio de lista de $ 2495 (más de $ 5,000 dólares en 2007), el Macintosh era demasiado caro para la mayoría de los hogares.
Computadoras personales notables
La lista de abajo demuestra las computadoras personales más populares e históricamente más significativos de los últimos años 70 y de los años 80. Incluye su año inicial del lanzamiento también como su región/país de origen. Los lanzamientos más significativos de los EE.UU. fueron: Apple II (1977), IBM PC (1981), el Commodore 64 (1982), y el Apple Macintosh (1984). Una plétora de computadoras personales vino hacia fuera durante este período, pero no ha podido tener un impacto significativo en el mercado de los EE.UU. o la historia del hogar que computaba y como tales no se mencionan (esto incluye las máquinas no vendidas/sabidas en los EE.UU.). Diversos modelos en una línea de computadoras compatibles se enumeran en su totalidad, por ejemplo las familias II y TRS-80 de Apple.
(Para una descripción comprensiva de las computadoras personales, es decir no solamente los más notables dados abajo, ver la lista de las computadoras personales.)
Junio de 1977: Apple II (Norteamérica) (gráficos de color, ocho ranuras de extensión)
Agosto de 1977: Tandy Radio Shack TRS-80 (N.) (Primera computadora personal para menos que US$600)
Diciembre de 1977: Commodore PET (N.) (Primera computadora toda junta: almacenamiento del teclado/de la pantalla/de la cinta)
1979: Atari 400/800 (N.) (Primera computadora con el chipset de encargo y la viruta video programable)
1979: TI-99/4 (primera computadora personal con un procesador de 16 bit)
Los años 80
1980: Commodore VIC-20 (Debajo de US$300; primera computadora en el mundo en pasar la marca de un millón de unidades vendidas)
1980: Computadora a color TRS-80 (Motorola 6809, trabajos múltiple multiusos opcionales OS-9)
1980: Osborne Computer Company lanza el Osborne 1 (primera computadora "portátil")
Junio de 1981: Texas Instruments TI-99/4A (basado en el menos exitoso TI-99/4) (segunda computadora personal con una CPU de 16 bit, primero en agregar gráficos "sprite")
Agosto de 1981: PC de IBM - la versión original de la plataforma de hardware compatible de la PC de IBM. El modelo original fue denominado IBM 5150. Fue creado por un equipo de 12 ingenieros y los diseñadores bajo dirección que ponen Estridge de la división de los sistemas de la entrada de IBM en Boca Ratón, la Florida
1981: Sinclair ZX81 (Europa) (£49,95 en forma del kit; £69,95 pre-construido) (lanzado como Timex Sinclair 1000 en los EE.UU. en 1982)
1981: BBC micro (Europa) (computadora educativa del primer ministro en el Reino Unido por una década; BASIC avanzado con el ensamblador integrado del código automático 6502; diseñado con una miríada de puertos de la entrada-salida)
1982: La computadora de Kaypro lanza el Kaypro II
Abril de 1982: Sinclair ZX Spectrum (Europa) (la computadora personal británica más vendida; creó la industria británica del software)
Agosto de 1982: Commodore 64 (El modelo de computadora más vendido de todos los tiempos: (17 millones vendidos)
1983: Coleco Adam
1983: MSX (Japón) (fue el diseño de la referencia” por el ASCII y Microsoft, fabricado por varias compañías: ~ 5 millones vendidos)
1983: Laser 200 (computadora de VTech del nivel de entrada dirigida siendo el más barato en mercado).
Enero de 1984: Apple Macintosh (N.) (Primer ratón comercialmente acertado conducido, hogar/computadora personal completamente GUI-basados; primer 16/32-bit)
1984: Amstrad/Schneider CPC y PCW se extiende (Europa) (estándar británico antes de la PC de IBM; Ventas alemanas al lado de C64) y el Macintosh, de Apple
1985: ST de Atari (N.) (Primero con el interfaz incorporado de MIDI; también ESPOLÓN 1MB para menos que US$1000)
Julio de 1985: Commodore Amiga (N.) (chipset de encargo para los gráficos y el sonido; OS de los trabajos múltiple)
1987: Acer Archimedes (Europa) (basada en el microprocesador Acer-en desarrollo de gran alcance del BRAZO de 32 bit; la mayoría de la computadora personal de gran alcance en su clase en su principio)
Videoconsolas notables
Lo siguiente es una lista de las videoconsolas más populares o más importantes que tuvieron que competir con los computadores personales (PC). Aunque los videojuegos no eran el principal fin de los PC, muchas computadoras tuvieron que competir en dicho mercado contra las videoconsolas, ya que éstas les restaban cuota de mercado. En esta lista se muestran únicamente aquellas videoconsolas que supusieron alguna novedad técnica o tuvieron importancia desde el punto de vista de la popularidad.
Magnavox Odyssey (1972) (primera consola, sin el sonido y sin color, todo-análoga)
Canal F (1976) (primera consola con microprocesador, primera con sonido y a color, y primera consola de Fairchild en utilizar cartuchos). Primera consola exitosa de Atari 2600 (también conocida como Atari VCS) (1977)
Magnavox Odyssey2 (1978) (también conocida como Philips Videopac G7000) (primera con teclado QWERTY)
Milton Bradley Microvision (1979) (Primera consola con cartuchos separables de la consola donde iba cargado el juego; pantalla monocromática de LCD)
Mattel Intellivision (1980) (Dirigida a competir con la Atari 2600, pionera en los 16 bits aunque sus gráficos seguían siendo similares a los de la Atari 2600. Fue la primera consola en incorporar un cable-módem para poder descargarse juegos de la compañía de cable contratada, pero no era capaz de conectarse a Internet, puesto que Internet en aquella época aún no existía como tal).
Vectrex (1982) (Videoconsola con la pantalla incorporada, y cuyos gráficos se representaban con vectores en vez de una matriz de bits)
Atari 5200 (1982) (Primera videoconsola basada en una computadora personal)
Colecovision (1982) (La videoconsola más popular de la segunda generación, tenía 8 bits; Primera con gráficos de calidad Arcade)
Nintendo Entertainment System (NES) (1985) de Nintendo (La videconsola más popular de la tercera generación, tenía 8 bits)
Sega Master System (1986) (Vendió más que la NES en algunas partes de Europa y Brasil; A partir de esta consola las consolas empezaron a resultar realmente populares, debido a su más bajo precio)
Sega Mega Drive/Génesis (1988/1989) (primera consola de 16 bit exitosa)
Game Boy (1989) de Nintendo (Primera videoconsola portátil, tuvo muchísimo éxito y se editaron cientos de juegos para ella)
Atari Lynx (1989) (Primeros consola portátil con gráficos a color, tenía un LCD retroiluminado, no obstante fue un rotundo fracaso comercial).
Super NES (1991) (La consola gozo de una gran popularidad en los principales mercados. Sin embargo este exito no se repetiría hasta la aparición de la Wii).
Nintendo 64
Play Station
Game Cube
PS2 (2000) (Fue la primera consola en incluir lector de DVD, lo que hizo subir notablemente el precio de la máquina en un principio; aunque posteriórmente, gracias a sus contínuas bajadas de precio y a su gran catálogo de juegos consegió ser una de las consolas mas populares en la historia de los videojuegos)
Xbox
Wii (2006)
PS3 (2006) (Su arquitectura es semejante a la de una computadora, gracias a su procesador central de 8 núcleos. Aparte de ser un sistema videojuegos, puede ser utilizada para actividades informáticas, mediante la instalación del sistema operativo Linux).
Xbox 360(2005)(Fue la segunda consola lanzada por microsoft. Destacaba por su potente procesador de 3 nucleos, su notable juego en línea, y por ser un gran centro multimedia de juegos y diversion, además de una fuerte apuesta por la venta del contenido para la consola a traves de internet)
Software
Programas informáticos es un término general que se utiliza para describir una colección de programas informáticos, procedimientos y documentación que realizar algunas tareas en un equipo sistema. el término incluye software de aplicación, como los procesadores de texto que realizar tareas productivas para los usuarios, software de sistema, como los sistemas operativos, que la interfaz con el hardware para proporcionar los servicios necesarios para el software de aplicación, y middleware qué controles y coordina sistemas distribuidos.
Las aplicaciones de software para procesamiento de textos, navegación por Internet, fax de Internet, correo electrónico y otros digital mensajería, reproducción multimedia, juego de equipo y programación informática son comunes. El usuario de un moderno equipo de personal puede poseer conocimientos significativos de los programas operativos de medio ambiente y la aplicación, pero no es necesariamente interesados en programación ni siquiera pueden escribir programas para el equipo. Por lo tanto, la mayoría del software escrita principalmente para ordenadores personales tiende a ser diseñado con sencillez de uso, o "facilidad de uso" en mente. Sin embargo, la industria del software continuamente proporcionan una amplia gama de nuevos productos para su uso en computadoras personales, dirigidos tanto el experto y el usuario no-experto.
Sistema operativo
Un sistema operativo (SO) administra los recursos de equipo y proporciona a los programadores con una interfaz que se utiliza para acceder a esos recursos. Un sistema operativo procesa los datos del sistema y la entrada del usuario y responde mediante la asignación y administración de tareas y los recursos del sistema interno como un servicio a los usuarios y programas del sistema. Un sistema operativo realiza tareas básicas como la memoria de control y asignación, dar prioridad a las solicitudes de sistema, control de entrada y dispositivos, facilitar la creación de redes de equipo y la administración de archivos de salida.
Sistemas operativos de escritorio contemporáneos común son Microsoft Windows (92.77 % de participación en el mercado), Mac OS X (5.12 %), (0,95 %) de Linux, Solaris y FreeBSD. Windows, Mac y Linux todos tienen servidor y variantes personales. Con la excepción de Microsoft Windows, los diseños de cada uno de los sistemas operativos antes mencionados fueron inspirados por, o directamente heredados, el sistema operativo UNIX. UNIX fue desarrollado en los laboratorios Bell a partir de finales del decenio de 1960 y genera el desarrollo de numerosos los sistemas operativos libres como propietarios.
Microsoft Windows
Microsoft Windows es el nombre de marca colectivo de varios sistemas operativo de Microsoft. Microsoft introdujo por primera vez un entorno operativo denominado Windows en noviembre de 1985 como un complemento para MS-DOS en respuesta al creciente interés en las interfaces gráficas de usuario (GUI). la versión más reciente de cliente de Windows es Windows 7 y Windows Server 2008 R2, que estaba disponible en la venta el 22 de octubre de 2009
Linux
Linux es una familia de sistemas operativos tipo UNIX. Linux es uno de los ejemplos más prominentes de software libre y el desarrollo de código abierto: normalmente subyacente todo el código fuente puede ser libremente modificado, utiliza y redistribuir por cualquier persona. el nombre "Linux" proviene del núcleo de Linux, comenzado en 1991 por Linus Torvalds. Utilidades y las bibliotecas del sistema generalmente vienen desde el sistema operativo GNU, anunciado en 1983 por Richard Stallman. La contribución de GNU es la base para el nombre alternativo de GNU/L
Mac OS X
Mac OS X es una línea de sistemas operativos de gráficas desarrollado, comercializados y vendidos por Apple Inc.. Mac OS X es el sucesor de la original Mac OS, que había sido de sistema operativo principal de Apple desde 1984. A diferencia de sus predecesores, Mac OS X es un sistema operativo basado en UNIX. La versión más reciente de Mac OS X es Mac OS X 10,6 "Snow Leopard", y la actual versión del servidor es Mac OS X Server 10.6.
Estación de trabajo
En una red de computadoras, una estación de trabajo (en inglés workstation) es una computadora que facilita a los usuarios el acceso a los servidores y periféricos de la red. A diferencia de una computadora aislada, tiene una tarjeta de red y está físicamente conectada por medio de cables u otros medios no guiados con los servidores. Los componentes para servidores y estaciones de trabajo alcanzan nuevos niveles de rendimiento informático, al tiempo que ofrecen fiabilidad, compatibilidad, escalabilidad y arquitectura avanzada ideales para entornos multiproceso.
Una estación de trabajo está optimizada para desplegar y manipular datos complejos como el diseño mecánico en 3D (Ver: CAD), la simulación de ingeniería, los diagramas matemáticos, etc. Las Estaciones de Trabajo usualmente consisten de una pantalla de alta resolución, un teclado y un ratón como mínimo. Para tareas avanzadas de visualización, se puede usar hardware especializado como SpaceBall en conjunto con software MCAD para asegurar una mejor percepción. Las estaciones de trabajo, en general, han sido las primeras en ofrecer accesorios avanzados y herramientas de colaboración tales como la videoconferencia.
Siguiendo las tendencias de rendimiento de las computadoras en general, las computadoras promedio de hoy en día son más poderosas que las mejores estaciones de trabajo de una generación atrás. Como resultado, el mercado de las estaciones de trabajo se está volviendo cada vez más especializado, ya que muchas operaciones complejas que antes requerían sistemas de alto rendimiento pueden ser ahora dirigidas a computadores de propósito general. Sin embargo, el hardware de las estaciones de trabajo está optimizado para situaciones que requieren un alto rendimiento y fiabilidad, donde generalmente se mantienen operacionales en situaciones en las cuales cualquier computadora personal tradicional dejaría rápidamente de responder.
Diferencias de filosofías de diseño entre computadoras personales y estaciones de trabajo
Las estaciones de trabajo han seguido un camino de evolución diferente al de las computadoras personales o PC. Fueron versiones de bajo costo de minicomputadoras como son las de la línea VAX, la cual había sido diseñada para sacar datos de tareas de cómputos más pequeñas de la muy cara computadora mainframe de la época. Rápidamente adoptaron un solo chip micropocesador de 32-bits, en oposición a los más costosos procesadores de multi-chip prevalecientes en aquel entonces. Posteriormente, las generaciones de estaciones de trabajo usaron procesadores RISC de 32-bits y 64-bits, que ofrecían un rendimiento más alto que los procesadores CISC usados en los computadoras personales.
Las estaciones de trabajo también corrían el mismo sistema operativo multi-usuario/multi-tarea que las microcomputadoras usaban, comúnmente Unix. También usaban redes para conectarse a computadoras más potentes para análisis de ingeniería y visualización de diseños. El bajo costo relativo a minicomputadoras y mainframes permitió una productividad total mayor a muchas compañías que usaban computadoras poderosas para el trabajo de cómputo técnico, ya que ahora cada usuario individual contaba con una máquina para tareas pequeñas y medianas, liberando así a las computadoras más grandes para los tratamientos por lotes.
Las Computadoras personales, en contraste con las estaciones de trabajo, no fueron diseñadas para traer el rendimiento de la minicomputadora al escritorio de un ingeniero, sino que fueron previstas originalmente para el uso en casa o la productividad de oficina, la sensibilidad al precio fue un aspecto de consideración primaria. La primera computadora personal usaba un chip de procesador de 8-bits, especialmente los procesadores MOS Technology 6502 y Zilog Z80, en los días de Apple II, Atari 800, Commodore 64 y TRS-80. La introducción del IBM PC en 1981, basado en el diseño de procesador Intel x86, eventualmente cambió la industria.
Los primeros sistemas operativos de PC fueron diseñados para ser de una sola tarea (MS DOS), luego incluyeron una limitada multitarea cooperativo (Windows 3.1) y últimamente han incluido multitarea con prioridad (Windows 95, Windows XP, Linux). Cada uno de estos diferentes tipos de sistemas operativos varía en la habilidad para utilizar la potencia total inherente del hardware para realizar múltiples tareas simultáneamente.
Ejemplo de las primeras estaciones de trabajo
Tal vez la primera computadora que podría ser calificada como estación de trabajo fue la IBM 1620, una pequeña computadora científica diseñada para ser usada interactivamente por una sola persona sentada en la consola. Fue introducida en 1959. Una característica peculiar de la máquina era que carecía de cualquier tipo de circuito aritmético real. Para realizar la adición, requería una tabla almacenada en la memoria central con reglas decimales de la adición. Lo que permitía ahorrar en costos de circuitos lógicos, permitiendo a IBM hacerlo más económica. El nombre código de la máquina fue CADET, el cual algunas personas decían que significaba "Can't Add, Doesn't Even Try - No puede sumar, ni siquiera lo intenta". No obstante, se alquiló inicialmente por más de $1000 por mes.
Lista de estaciones de trabajo y manufacturadores
Nota: muchas de éstas están extintas
3Station
Alienware
Apollo Computer
Amiga 3000UX
Apple Computer
Atari Transputer Workstation
Dell Precision 390
Core Hardware Systems
Computervision
Datamax UV-1
Acer
Digital Equipment Corporation
Hewlett Packard
IBM
Intergraph
Lilith
MIPS Magnum
NeXT
Silicon Graphics
Sony NEWS
Sun Microsystems
Torch Computers
Unisys ICON
Xerox Star
Placa base
La placa base, placa madre, tarjeta madre o board (en inglés motherboard, mainboard) es una tarjeta de circuito impreso a la que se conectan las demás partes de la computadora. Tiene instalados una serie de integrados, entre los que se encuentra el Chipset que sirve como centro de conexión entre el procesador, la memoria RAM, los buses de expansión y otros dispositivos.
Va instalada dentro de un gabinete que por lo general esta hecho de lamina y tiene un panel paa conectar dispositivos externos y muchos conectores internos y zócalos para instalar componentes dentro del gabinete.
La placa base además incluye un software llamado BIOS, que le permite realizar las funcionalidades básicas como: pruebas de los dispositivos, vídeo y manejo del teclado, reconocimiento de dispositivos y carga del sistema operativo.
Componentes de la placa base
Una placa base típica admite los siguientes componentes:
Uno o varios conectores de alimentación: Por estos conectores una alimentación eléctrica proporciona a la placa base los diferentes voltajes necesarios para su funcionamiento;
El zócalo de CPU (a menudo llamado socket): es un receptáculo que recibe el micro-procesador y le conecta con el resto de la microcomputadora;
Los conectores de RAM (ranura de memoria, en inglés memory slot) en número de 2, 3 o 4 en las placas base comunes;
El chipset: Uno o más circuitos electrónicos, que gestiona las transferencias de datos entre los diferentes componentes de la computadora (microprocesador, memoria, disco duro, etc.) ;
Un reloj: regula la velocidad de ejecución de las instrucciones del microprocesador y de los periféricos internos;
La CMOS: una pequeña memoria que preserva cierta información importante (como la configuración del equipo, fecha y hora), mientras que el equipo no está alimentado por electricidad ;
La pila de la CMOS: proporciona la electricidad necesaria para operar el circuito;
La BIOS: un programa registrado en una memoria de solo lectura (ROM). Este programa es específico de la tarjeta y se encarga de la interfaz de bajo nivel entre el microprocesador y algunos periféricos. Recupera, y después ejecuta, las instrucciones del (en inglés master boot record), registrados en un (HDD), cuando arranca el equipo;
El bus (también llamado bus interno o en inglés (Front Side Bus (FSB)): Conecta el microprocesador al chipset;
El bus de memoria conecta el chipset a la memoria temporal;
El bus de expansión (también llamado bus I/O): Une el microprocesador a los conectores entrada/salida y a las ranuras de expansión;
Los conectores de entrada/salida que cumplen normalmente con la norma PC 99: Estos conectores incluyen:
Los puertos serie, por ejemplo para conectar dispositivos antiguos,
Los puertos paralelos, por ejemplo para la conexión de antiguas impresoras;
Los puertos USB (en inglés Universal Serial Bus); por ejemplo para conectar periféricos recientes
Los conectores RJ45 para conectarse a una red informática.
Los conectores VGA, para la conexión del monitor de la computadora
Los conectores IDE o Serial ATA I o II, para conectar dispositivos de almacenamiento tales como discos duros y discos ópticos;
Los conectores de audio, para conectar dispositivos de audio tales como altavoces o micrófono; Los conectores (slots) de expansión: se trata de receptáculos que pueden acoger tarjetas de expansión (estas tarjetas se utilizan para agregar características o aumentar el rendimiento de un micro-ordenador, por ejemplo, un tarjeta gráfica se puede añadir a un ordenador para mejorar el rendimiento de la pantalla 3D en el monitor). Estos puertos pueden ser puertos ISA (interfaz antigua), PCI (en inglés Peripheral Component Interconnect) y los más recientes PCI Express.
Con la evolución de las computadoras, más y más características se han integrado en la placa base, tales como circuitos electrónicos para la gestión del video IGP (en inglés Integrated Graphic Processor), de sonido o de redes (10/100 Mbps/1 Gbps), evitando así la adición de tarjetas de expansión.
Los buses
Los buses son espacios físicos que permiten el transporte de información y energía, entre dos puntos de la computadora. Los Buses Generales son los siguientes:
Bus de datos: Son las líneas de comunicación por donde circulan los datos externos e internos del microprocesador
Bus de dirección: Línea de comunicación por donde viaja la información especifica sobre la localización de la dirección de memoria del dato o dispositivo al que se hace referencia.
Bus de control: Línea de comunicación por donde se controla el intercambio de información con un módulo de la unidad central y los periféricos.
Bus de expansión: Conjunto de líneas de comunicación encargada de llevar el bus de datos, el bus de dirección y el de control a la tarjeta de interfaz (entrada, salida) que se agrega a la tarjeta principal.
Bus del sistema: Todos los componentes de la CPU se vinculan a través del bus de sistema, mediante distintos tipos de datos el microprocesador y la memoria principal que también involucra a la memoria cache de nivel 2. La velocidad de tranferencia del bus de sistema esta determinada por la frecuencia del bus y el ancho del mínimo.
Placa multi-procesadores
Este tipo de placa base puede acoger a varios procesadores (generalmente de 2, 4, 8 o más). Estas placas base multiprocesadores tienen varios zócalos de micro-procesador (socket), lo que les permite conectar varios micro-procesadores físicamente distintos (a diferencia de los de procesador de doble núcleo).
Cuando hay dos procesadores en una placa base, hay dos formas de manejarlos:
El modo asimétrico, donde a cada procesador se le asigna una tarea diferente. Este método no acelera el tratamiento, pero puede asignar una tarea a una CPU, mientras que el otro lleva a cabo a una tarea diferente.
El modo simétrico, llamado PSM (en inglés Symmetric MultiProcessing), donde cada tarea se distribuye de forma simétrica entre los dos procesadores.
Linux fue el primer sistema operativo en gestionar la arquitectura de doble procesador en x86.[cita requerida] Sin embargo, la gestión de varios procesadores existía ya antes en otras plataformas y otros sistemas operativos. Linux 2.6.x maneja multiprocesadores simétricos, y las arquitecturas de memoria no uniformemente distribuida (NUMA).
Algunos fabricantes de placas base fabrican placas base que puede acoger hasta 8 procesadores (en el caso de Socket 939 para procesadores AMD Opteron y sobre socket 604 para procesadores Intel Xeon).
Tipos
La mayoría de las placas de PC vendidas después de 2001, se pueden clasificar en 2 grupos:
Las placas base para procesadores AMD
Slot A Duron, Athlon
Socket A Duron, Athlon, Athlon XP, Sempron
Socket 754 Athlon 64, Mobile Athlon 64, Sempron, Turion
Socket 939 Athlon 64, Athlon FX , Athlon X2, Sempron, Opteron
Socket 940 Opteron y Athlon 64 FX
Socket AM2 Athlon 64, Athlon FX, Athlon X2, Sempron, Phenom
Socket F Opteron
Socket AM2 + Athlon 64, Athlon FX, Athlon X2, Sempron, Phenom
Socket AM3.
Las placas base para procesadores Intel
Slot 1: Pentium 3, Celeron
Socket 370: Pentium 3, Celeron
Socket 423: Pentium 4, Celeron
Socket 478: Pentium 4, Celeron
Socket 775: Pentium 4, Celeron, Pentium D (doble núcleo), Core 2 Duo, Core 2 Quad
Socket 603 Xeon
Socket 604 Xeon
Socket 771 Xeon
LGA1366 Intel Core i7
Formatos
Las tarjetas madre necesitan tener dimensiones compatibles con los gabinetes que las contienen, de manera que desde los primeros computadores personales, se han establecido características mecánicas, llamadas factor de forma. Definen la distribución de diversos componentes y las dimensiones físicas como por ejemplo el largo y ancho de la tarjeta, la posición de agujeros de sujeción y las características de los conectores.
Con los años, varias normas se fueron imponiendo:
XT: Es el formato de la placa base de la PC de IBM modelo 5160, lanzada en 1983 con las misma. En este factor de forma se definió un tamaño exactamente igual al de una hoja de papel tamaño carta y un único conector externo para el teclado.
1984 AT 305 × 305 mm ( IBM)
Baby AT: 216 × 330 mm
AT: Uno de los formatos mas grandes de toda la historia del PC (305 × 279–330 mm), definió un conector de potencia formado por dos partes. Fue usado de manera extensa de 1985 a 1995.
1995 ATX 305 × 244 mm (Intel)
MicroATX: 244 × 244 mm
FlexATX: 229 × 191 mm
MiniATX: 284 × 208 mm
ATX: Creado por un grupo liderado por Intel en 1995 introdujo las conexiones exteriores en la forma de un panel I/O y definió un conector de 20 pines para la energía. Se usa en la actualidad en la forma de algunas variantes, que incluyen conectores de energía extra o reducciones en el tamaño.
2001 ITX 215 × 195 mm ( VIA)
MiniITX: 170 × 170 mm
NanoITX: 120 × 120 mm
PicoITX: 100 × 72 mm
2005 BTX 325 × 267 mm (Intel)
Micro ATX: 264 × 267 mm
PicoBTX: 203 × 267 mm
2007 DTX 248 × 203 mm ( AMD)
Mini-DTX: 170 × 203 mm
Formato propietario: Durante la existencia del PC, mucha marcas han intentado mantener un esquema cerrado de hardware, fabricando tarjetas madre incompatibles físicamente con los factores de forma con dimensiones, distribución de elementos o conectores que son atípicos. Entre las marcas mas persistentes está Dell que rara vez fabrica equipos diseñados con factores de forma de la industria.
Escalabilidad
Hasta la mitad de la década de 1990, los PC fueron equipados con una placa en la que se soldó el microprocesador (CPU). Luego vinieron las placas base equipadas con soporte de microprocesador (socket) «libre», que permitía acoger el microprocesador de elección (de acuerdo a sus necesidades y presupuesto ). Con este sistema (que pronto se hizo más generalizado y no ha sido discutido), es teóricamente posible equipar el PC con una CPU más potente, sin sustituir la placa base, pero a menor costo.
De hecho, esta flexibilidad tiene sus límites porque los microprocesadores son cada vez más eficientes, e invariablemente requieren placas madre más eficaces (por ejemplo, capaces de manejar flujos de datos cada vez más importantes).
Fabricantes
Varios fabricantes se reparten el mercado de placas base, tales como Abit, Albatron, Aopen, ASUS, ATI, Biostar , Chaintech,Dell, DFO, Elite, Epox, Foxconn, Gigabyte Technology, Intel, MSI, NVIDIA, QDI, Sapphire Technology, Soltek, Super Micro, Tyan, Via , XFX.
Algunos diseñan y fabrican uno o más componentes de la placa base, mientras que otros ensamblar los componentes que otros han diseñado y fabricado.
Microprocesador
El microprocesador es un circuito integrado que contiene algunos o todos los elementos hardware, y el de CPU, que es un concepto lógico. Una CPU puede estar soportada por uno o varios microprocesadores, y un microprocesador puede soportar una o varias CPU. Un núcleo suele referirse a una porción del procesador que realiza todas las actividades de una CPU real.
La tendencia de los últimos años ha sido la de integrar más núcleos dentro de un mismo empaque, además de componentes como memorias Cache y controladores de memoria, elementos que antes estaban montados sobre la placa base como dispositivos individuales.[1]
Funcionamiento
Desde el punto de vista lógico, singular y funcional, el microprocesador está compuesto básicamente por: varios registros, una Unidad de control, una Unidad aritmético-lógica, y dependiendo del procesador, puede contener una unidad en coma flotante.
El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como números binarios organizados secuencialmente en la memoria principal. La ejecución de las instrucciones se puede realizar en varias fases:
PreFetch, Pre lectura de la instrucción desde la memoria principal,
Fetch, envío de la instrucción al decodificador,
Decodificación de la instrucción, es decir, determinar qué instrucción es y por tanto qué se debe hacer,
Lectura de operandos (si los hay),
Ejecución,(Lanzamiento de las Máquinas de estado que llevan a cabo el procesamiento).
Escritura de los resultados en la memoria principal o en los registros.
Cada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de CPU, dependiendo de la estructura del procesador, y concretamente de su grado de segmentación. La duración de estos ciclos viene determinada por la frecuencia de reloj, y nunca podrá ser inferior al tiempo requerido para realizar la tarea individual (realizada en un solo ciclo) de mayor coste temporal. El microprocesador se conecta a un circuito PLL, normalmente basado en un cristal de cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmo constante, de modo que genera varios ciclos (o pulsos) en un segundo. Este reloj, en la actualidad, genera miles de MHz.
Rendimiento El rendimiento del procesador puede ser medido de distintas maneras, hasta hace pocos años se creía que la Frecuencia de reloj era una medida precisa, pero ese mito ("mito de los megahertz") se ha visto desvirtuado por el hecho de que los procesadores no han requerido frecuencias más altas para aumentar su poder de cómputo.
Durante los últimos años esa frecuencia se ha mantenido en el rango de los 1.5 a 4 [[]], dando como resultado procesadores con capacidades de proceso mayores comparados con los primeros que alcanzaron esos valores. Además la tendencia es a incorporar más núcleos dentro de un mismo encapsulado para aumentar el rendimiento por medio de una computación paralela, de manera que la velocidad de reloj es un indicador menos fiable aún.
Medir el rendimiento con la frecuencia es válido únicamente entre procesadores con arquitecturas muy similares o iguales, de manera que su funcionamiento interno sea el mismo: en ese caso la frecuencia es un índice de comparación válido. Dentro de una familia de procesadores es común encontrar distintas opciones en cuanto a frecuencias de reloj, debido a que no todos los chip de silicio tienen los mismos límites de funcionamiento: son probados a distintas frecuencias, hasta que muestran signos de inestabilidad, entonces se clasifican de acuerdo al resultado de las pruebas.
La capacidad de un procesador depende fuertemente de los componentes restantes del sistema, sobre todo del chipset, de la memoria RAM y del software. Pero obviando esas características puede tenerse una medida aproximada del rendimiento de un procesador por medio de indicadores como la cantidad de operaciones de punto flotante por unidad de tiempo FLOPS, o la cantidad de instrucciones por unidad de tiempo MIPS. Una medida exacta del rendimiento de un procesador o de un sistema, es muy complicada debido a los múltiples factores involucrados en la computación de un problema, por lo general las pruebas no son concluyentes entre sistemas de la misma generación.
El proceso de fabricación de un microprocesador es muy complejo. Todo comienza con un buen puñado de arena (compuesta básicamente de silicio), con la que se fabrica un monocristal de unos 20 x 150 centímetros. Para ello, se funde el material en cuestión a alta temperatura (1370°C) y muy lentamente (10 a 40 Mm por hora) se va formando el cristal.
De este cristal, de cientos de kilos de peso, se cortan los extremos y la superficie exterior, de forma de obtener un cilindro perfecto. Luego, el cilindro se corta en obleas de menos de un milímetro de espesor (una capa de unas 10 micras de espesor, la décima parte del espesor de un cabello humano), utilizando una sierra de diamante. De cada cilindro se obtienen miles de obleas, y de cada oblea se fabricarán varios cientos de microprocesadores.
Estas obleas son pulidas hasta obtener una superficie perfectamente plana, pasan por un proceso llamado “annealing”, que consiste en someterlas a un calentamiento extremo para remover cualquier defecto o impureza que pueda haber llegado a esta instancia. Luego de una supervisión mediante láseres capaz de detectar imperfecciones menores a una milésima de micrón, se recubren con una capa aislante formada por óxido de silicio transferido mediante deposición de vapor.
De aquí en adelante, comienza el proceso del “dibujado” de los transistores que conformarán a cada microprocesador. A pesar de ser muy complejo y preciso, básicamente consiste en la “impresión” de sucesivas máscaras sobre la oblea, sucediéndose la deposición y eliminación de capas finísimas de materiales conductores, aislantes y semiconductores, endurecidas mediante luz ultravioleta y atacada por ácidos encargados de remover las zonas no cubiertas por la impresión. Salvando las escalas, se trata de un proceso comparable al visto para la fabricación de circuitos impresos. Después de cientos de pasos, entre los que se hallan la creación de sustrato, la oxidación, la litografía, el grabado, la implantación iónica y la deposición de capas; se llega a un complejo "bocadillo" que contiene todos los circuitos interconectados del microprocesador.
Un transistor construido en tecnología de 45 nanómetros tiene un ancho equivalente a unos 200 electrones. Eso da una idea de la precisión absoluta que se necesita al momento de aplicar cada una de las mascaras utilizadas durante la fabricación.
Los detalles de un microprocesador son tan pequeños y precisos que una única mota de polvo puede destruir todo un grupo de circuitos. Las salas empleadas para la fabricación de microprocesadores se denominan salas limpias, porque el aire de las mismas se somete a un filtrado exhaustivo y está prácticamente libre de polvo. Las salas limpias más puras de la actualidad se denominan de clase 1. La cifra indica el número máximo de partículas mayores de 0,12 micras que puede haber en un pie cúbico de aire (0,028 metros cúbicos). Como comparación, un hogar normal sería de clase 1 millón. Los trabajadores de estas plantas emplean trajes estériles para evitar que restos de piel, polvo o pelo se desprendan de sus cuerpos.
Una vez que la oblea ha pasado por todo el proceso litográfico, tiene “grabados” en su superficie varios cientos de microprocesadores, cuya integridad es comprobada antes de cortarlos. Se trata de un proceso obviamente automatizado, y que termina con una oblea que tiene grabados algunas marcas en el lugar que se encuentra algún microprocesador defectuoso.
La mayoría de los errores se dan en los bordes de la oblea, dando como resultados chips capaces de funcionar a velocidades menores que los del centro de la oblea. Luego la oblea es cortada y cada chip individualizado. En esta etapa del proceso el microprocesador es una pequeña placa de unos pocos milímetros cuadrados, sin pines ni cápsula protectora.
Cada una de estas plaquitas será dotada de una cápsula protectora plástica (en algunos casos pueden ser cerámicas) y conectada a los cientos de pines metálicos que le permitirán interactuar con el mundo exterior. Cada una de estas conexiones se realiza utilizando delgadísimos alambres, generalmente de oro. De ser necesario, la cápsula es dotada de un pequeño disipador térmico de metal, que servirá para mejorar la transferencia de calor desde el interior del chip hacia el disipador principal. El resultado final es un microprocesador como el que equipa nuestro ordenador.
Empaquetado
Los microprocesadores son circuitos integrados y como tal están formados por un chip de silicio y un empaque con conexiones eléctricas. En los primeros procesadores el empaque se fabricaba con plásticos epoxicos o con cerámicas en formatos como el DIP entre otros. El chip se pegaba con un material térmicamente conductor a una base y se conectaba por medio de pequeños alambres a unas pistas terminadas en pines. Posteriormente se sellaba todo con una placa metálica u otra pieza del mismo material de la base de manera que los alambres y el silicio quedaran encapsulados.
En procesadores como los Intel y AMD de las series Pentium I (mediados de los 90) y compatibles aún se usaba el empaque cerámico que tenia un arreglo de pines PGA y una cavidad en el espacio de ese arreglo, donde se introducía el chip del procesador y se soldaba con pequeños alambres a los pines. La cavidad se sellaba con una lamina de cobre.
En la actualidad los microprocesadores de diversos tipos (incluyendo procesadores gráficos) se ensamblan por medio de la tecnología Flip chip. El chip semiconductor es soldado directamente a un arreglo de pistas conductoras (en el substrato laminado) con la ayuda de unas microesferas que se depositan sobre las obleas de semiconductor en las etapas finales de su fabricación. El substrato laminado es una especie de circuito impreso que posee pistas conductoras hacia pines o contactos, que a su vez servirán de conexión entre el chip semiconductor y un socket de CPU o una placa base. Antiguamente las conexión del chip con los pines se realizaba por medio de microalambres de manera que quedaba boca arriba, con el método Flip Chip queda boca abajo, de ahí se deriva su nombre. Entre las ventajas de este método esta la simplicidad del ensamble y en una mejor disipación de calor. Cuando la pastilla queda bocabajo presenta el substrato base de silicio de manera que puede ser enfriado directamente por medio de elementos conductores de calor. Esta superficie se aprovecha también para etiquetar el integrado. En los procesadores para computadores de escritorio, dada la vulnerabilidad de la pastilla de silicio, se opta por colocar una placa de metal, por ejemplo en los procesadores Athlon como el de la primera imagen. En los procesadores de Intel también se incluye desde el Pentium III de más de 1 Ghz.
Disipación de calor
disipador
Con el aumento en el número de transistores incluidos en un procesador, el consumo de energía se ha elevado a niveles en los cuales la disipación natural del procesador no es suficiente para mantener temperaturas aceptables en el material semiconductor, de manera que se hace necesario el uso de mecanismos de enfriamiento forzado, como son los disipadores de calor.
Entre ellos se encuentran los sistemas sencillos como disipadores metálicos que aumentan el área de radiación, permitiendo que la energía salga rápidamente del sistema. También los hay con refrigeración líquida, por medio de circuitos cerrados. Conforme la ampliacion del sistema se este localizando es la calor.
Conexión con el exterior
Superficies de contacto en un procesador Intel para Zocalo LGA775
El microprocesador posee un arreglo de elementos metálicos (pines, esferas, contactos) que permiten la conexión eléctrica entre el circuito integrado que conforma el microprocesador y los circuitos de la placa base. Dependiendo de la complejidad y de la potencia, un procesador puede tener desde 8 hasta más de 1000 elementos metálicos en la superficie de su empaque. El montaje del procesador puede ser con la ayuda de un Socket de CPU o soldado sobre la placa base.
Entre las conexiones eléctricas están las de alimentación eléctrica de los circuitos dentro del empaque, las señales de reloj, señales relacionadas con datos, direcciones y control; estas funciones están distribuidas en un esquema asociado al Socket, de manera que varias referencias de procesador y placas base son compatibles entre ellos, permitiendo distintas configuraciones.
Buses del procesador
Todos los procesadores poseen un bus principal o de sistema por el cual se envían y reciben todos los datos, instrucciones y direcciones desde los integrados del chipset o desde el resto de dispositivos. Como puente de conexión entre el procesador y el resto del sistema, define mucho del rendimiento del sistema, su velocidad se mide en bytes por segundo.
Ese bus puede ser implementado de distintas maneras, con el uso de buses seriales o paralelos y con distintos tipos de señales eléctricas. La forma más antigua es el bus paralelo en el cual se definen líneas especializadas en datos, direcciones y para control.
En la arquitectura tradicional de Intel (usada hasta modelos recientes), ese bus se llama el Front Side Bus y es de tipo paralelo con 64 líneas de datos, 32 de direcciones además de múltiples líneas de control que permiten la transmisión de datos entre el procesador y el resto del sistema. Este esquema se ha utilizado desde el primer procesador de la historia, con mejoras en la señalización que le permite funcionar con relojes de 333 Mhz haciendo 4 tranferencias por ciclo.[]
En algunos procesadores de AMD y en el Intel Core i7 se han usado otros tipos para el bus principal de tipo serial. Entre estos se encuentra el bus HyperTransport que maneja los datos en forma de paquetes usando una cantidad menor de líneas de comunicación, permitiendo frecuencias de funcionamiento más altas.
Los microprocesadores de última generación de Intel y muchos de AMD poseen además un controlador de memoria DDR en el interior del encapsulado lo que hace necesario la implementación de buses de memoria del procesador hacia los módulos. Ese bus esta de acuerdo a los estándares DDR de JEDEC y consisten en líneas de bus paralelo, para datos, direcciones y control. Dependiendo de la cantidad de canales pueden existir de 1 a 3 buses de memoria.
Arquitecturas
65xx
MOS Technology 6502
Western Design Center 65xx
ARM
Altera Nios, Nios II
AVR (puramente microcontroladores)
EISC
RCA 1802 (aka RCA COSMAC, CDP1802)
DEC Alpha
Intel
Intel 4556, 4040
Intel 8970, 8085, Zilog Z80
Intel Itanium
Intel i860
Intel i515
LatticeMico32
M32R
MIPS
Motorola
Motorola 6800
Motorola 6809
Motorola c115, ColdFire
corelduo 15485
sewcret ranses 0.2457
Motorola 88000 (antecesor de la familia PowerPC con el IBM POWER)
IBM POWER (antecesor de la familia PowerPC con el Motorola 88000)
Familia PowerPC, G3, G4, G5
NSC 320xx
OpenRISC
PA-RISC
National Semiconductor SC/MP ("scamp")
Signetics 2650
SPARC
SuperH family
Transmeta Crusoe, Transmeta Efficeon (arquitectura VLIW, con emulador de la IA32 de 32-bit Intel x86)
INMOS Transputer
x86
Intel 8086, 8088, 80186, 80188 (arquitectura x86 de 16-bit con sólo modo real)
Intel 80286 (arquitectura x86 de 16-bit con modo real y modo protegido)
IA-32 arquitectura x86 de 32-bits
x86-64 arquitectura x86 de 64-bits
Cambridge Consultants XAP
Unidad central de procesamiento
Oblea de un microprocesador Intel 80486DX2 (tamaño: 12×6,75 mm) es su empaquetado
La unidad central de procesamiento o CPU (por el acrónimo en inglés de central processing unit), o simplemente el procesador o microprocesador, es el componente en una computadora digital que interpreta las instrucciones y procesa los datos contenidos en los programas de la computadora. Las CPU proporcionan la característica fundamental de la computadora digital (la programabilidad) y son uno de los componentes necesarios encontrados en las computadoras de cualquier tiempo, junto con el almacenamiento primario y los dispositivos de entrada/salida. Se conoce como microprocesador el CPU que es manufacturado con circuitos integrados. Desde mediados de los años 1970, los microprocesadores de un solo chip han reemplazado casi totalmente todos los tipos de CPU, y hoy en día, el término "CPU" es aplicado usualmente a todos los microprocesadores.
La expresión "unidad central de proceso" es, en términos generales, una descripción de una cierta clase de máquinas de lógica que pueden ejecutar complejos programas de computadora. Esta amplia definición puede fácilmente ser aplicada a muchos de los primeros ordenadores que existieron mucho antes que el término "CPU" estuviera en amplio uso. Sin embargo, el término en sí mismo y su acrónimo han estado en uso en la industria de la informática por lo menos desde el principio de los años 1960 . La forma, el diseño y la implementación de las CPU ha cambiado drásticamente desde los primeros ejemplos, pero su operación fundamental ha permanecido bastante similar.
Las primeras CPU fueron diseñadas a la medida como parte de una computadora más grande, generalmente una computadora única en su especie. Sin embargo, este costoso método de diseñar los CPU a la medida, para una aplicación particular, ha desaparecido en gran parte y se ha sustituido por el desarrollo de clases de procesadores baratos y estandarizados adaptados para uno o muchos propósitos. Esta tendencia de estandarización comenzó generalmente en la era de los transistores discretos, computadoras centrales, y microcomputadoras, y fue acelerada rápidamente con la popularización del circuito integrado (IC), éste ha permitido que sean diseñados y fabricados CPU más complejos en espacios pequeños (en la orden de milímetros). Tanto la miniaturización como la estandarización de los CPU han aumentado la presencia de estos dispositivos digitales en la vida moderna mucho más allá de las aplicaciones limitadas de máquinas de computación dedicadas. Los microprocesadores modernos aparecen en todo, desde automóviles, televisores, neveras, calculadoras, aviones, hasta teléfonos móviles o celulares, juguetes, entre otros.
Historia
Historia del hardware de computador
juam bautista martinez vall de uxo 12600 Casi todos los CPU tratan con estados discretos, y por lo tanto requieren una cierta clase de elementos de conmutación para diferenciar y cambiar estos estados. Antes de la aceptación comercial del transistor, los relés eléctricos y los tubos de vacío (válvulas termoiónicas) eran usados comúnmente como elementos de conmutación. Aunque éstos tenían distintas ventajas de velocidad sobre los anteriores diseños puramente mecánicos, no eran fiables por varias razones. Por ejemplo, hacer circuitos de lógica secuencial de corriente directa requería hardware adicional para hacer frente al problema del rebote de contacto. Por otro lado, mientras que los tubos de vacío no sufren del rebote de contacto, éstos deben calentarse antes de llegar a estar completamente operacionales y eventualmente fallan y dejan de funcionar por completo.[1] Generalmente, cuando un tubo ha fallado, el CPU tendría que ser diagnosticado para localizar el componente que falla para que pueda ser reemplazado. Por lo tanto, los primeros computadores electrónicos, (basados en tubos de vacío), generalmente eran más rápidas pero menos confiables que las computadoras electromecánicas, (basadas en relés). Las computadoras de tubo, como el EDVAC, tendieron en tener un promedio de ocho horas entre fallas, mientras que las computadoras de relés, (anteriores y más lentas), como el Harvard Mark I, fallaban muy raramente . Al final, los CPU basados en tubo llegaron a ser dominantes porque las significativas ventajas de velocidad producidas generalmente pesaban más que los problemas de confiabilidad. La mayor parte de estos tempranos CPU síncronos corrían en frecuencias de reloj bajas comparadas con los modernos diseños microelectrónicos, (ver más abajo para una exposición sobre la frecuencia de reloj). Eran muy comunes en este tiempo las frecuencias de la señal del reloj con un rango desde 100 kHz hasta 4 MHz, limitado en gran parte por la velocidad de los dispositivos de conmutación con los que fueron construidos.
CPU de transistores y de circuitos integrados discretos
La complejidad del diseño de los CPU se incrementó a medida que varias tecnologías facilitaron la construcción de dispositivos electrónicos más pequeños y confiables. La primera de esas mejoras vino con el advenimiento del transistor. Los CPU transistorizados durante los años 1950 y los años 1960 no tuvieron que ser construidos con elementos de conmutación abultados, no fiables, y frágiles, como los tubos de vacío y los relés eléctricos. Con esta mejora, fueron construidos CPUs más complejos y más confiables sobre una o varias tarjetas de circuito impreso que contenían componentes discretos (individuales).
Durante este período, ganó popularidad un método de fabricar muchos transistores en un espacio compacto. El circuito integrado (IC) permitió que una gran cantidad de transistores fueran fabricados en una simple oblea basada en semiconductor o "chip". Al principio, solamente circuitos digitales muy básicos, no especializados, como las puertas NOR fueron miniaturizados en ICs. Los CPU basadas en estos IC de "bloques de construcción" generalmente son referidos como dispositivos de pequeña escala de integración "small-scale integration" (SSI). Los circuitos integrados SSI, como los usados en el computador guía del Apollo (Apollo Guidance Computer), usualmente contenían transistores que se contaban en números de múltiplos de diez. Construir un CPU completo usando ICs SSI requería miles de chips individuales, pero todavía consumía mucho menos espacio y energía que diseños anteriores de transistores discretos. A medida que la tecnología microelectrónica avanzó, en los IC fue colocado un número creciente de transistores, disminuyendo así la cantidad de ICs individuales necesarios para un CPU completo. Los circuitos integrados MSI y el LSI (de mediana y gran escala de integración) aumentaron el número de transistores a cientos, y luego a miles.
En 1964, IBM introdujo su arquitectura de computador System/360, que fue usada en una serie de computadores que podían correr los mismos programas con velocidades y desempeños diferentes. Esto fue significativo en un tiempo en que la mayoría de las computadoras electrónicas eran incompatibles una con la otra, incluso las hechas por el mismo fabricante. Para facilitar esta mejora, IBM utilizó el concepto de microprograma, a menudo llamado "microcódigo", que todavía ve un uso extenso en los CPU modernos . La arquitectura System/360 era tan popular que dominó el mercado del mainframe por las siguientes décadas y dejó una herencia que todavía es continuada por computadores modernos similares como el IBM zSeries. En el mismo año de 1964, Digital Equipment Corporation (DEC) introdujo otro computador influyente dirigido a los mercados científicos y de investigación, el PDP-8. DEC introduciría más adelante la extremadamente popular línea del PDP-11, que originalmente fue construido con ICs SSI pero eventualmente fue implementado con componentes LSI cuando llegaron a ser prácticos. En fuerte contraste con sus precursores hechos con tecnología SSI y MSI, la primera implementación LSI del PDP-11 contuvo un CPU integrado por solamente cuatro circuitos integrados LSI .
Los computadores basados en transistores tenían varias ventajas distintas sobre sus predecesores. Aparte de facilitar una creciente confiabilidad y un más bajo consumo de energía, los transistores también permitían al CPU operar a velocidades mucho más altas debido al corto tiempo de conmutación de un transistor en comparación a un tubo o relé. Gracias tanto a la creciente confiabilidad como a la dramáticamente incrementada velocidad de los elementos de conmutación que por este tiempo eran casi exclusivamente transistores, fueron obtenidas frecuencias de reloj del CPU de decenas de megahertz. Además, mientras que los CPU de transistores discretos y circuitos integrados estaban en fuerte uso, comenzaron a aparecer los nuevos diseños de alto rendimiento como procesadores vectoriales SIMD (Single Instruction Multiple Data) (Simple Instrucción Múltiples Datos). Estos tempranos diseños experimentales dieron lugar más adelante a la era de los supercomputadoras especializados, como los hechos por Cray Inc.
Microprocesadores
Desde la introducción del primer microprocesador, el Intel 4004, en 1970, y del primer microprocesador ampliamente usado, el Intel 8080, en 1974. Esta clase de CPUs ha desplazado casi totalmente el resto de los métodos de implementación de la Unidad Central de Proceso. Los fabricantes de mainframes y minicomputadores de ese tiempo lanzaron programas de desarrollo de ICs propietarios para actualizar sus más viejas arquitecturas de computador, y eventualmente produjeron microprocesadores con conjuntos de instrucciones que eran compatibles hacia atrás con sus más viejos hardwares y softwares. Combinado con el advenimiento y el eventual vasto éxito del ahora ubicuo computadora personal, el término "CPU" es aplicado ahora casi exclusivamente a los microprocesadores.
Las generaciones previas de CPUs fueron implementadas como componentes discretos y numerosos circuitos integrados de pequeña escala de integración en una o más tarjetas de circuitos. Por otro lado, los microprocesadores son CPUs fabricados con un número muy pequeño de ICs; usualmente solo uno. El tamaño más pequeño del CPU, como resultado de estar implementado en una simple pastilla, significa tiempos de conmutación más rápidos debido a factores físicos como el decrecimiento de la capacitancia parásita de las puertas. Esto ha permitido que los microprocesadores síncronos tengan tiempos de reloj con un rango de decenas de megahertz a varios gigahertz. Adicionalmente, como ha aumentado la capacidad de construir transistores excesivamente pequeños en un IC, la complejidad y el número de transistores en un simple CPU también se ha incrementado dramáticamente. Esta tendencia ampliamente observada es descrita por la ley de Moore, que ha demostrado hasta la fecha, ser una predicción bastante exacta del crecimiento de la complejidad de los CPUs y otros ICs.
Mientras que, en los pasados sesenta años han cambiado drásticamente, la complejidad, el tamaño, la construcción, y la forma general del CPU, es notable que el diseño y el funcionamiento básico no ha cambiado demasiado. Casi todos los CPU comunes de hoy se pueden describir con precisión como máquinas de programa almacenado de von Neumann.
A medida que la ya mencionada ley del Moore continúa manteniéndose verdadera, se han presentado preocupaciones sobre los límites de la tecnología de transistor del circuito integrado. La miniaturización extrema de puertas electrónicas está causando los efectos de fenómenos que se vuelven mucho más significativos, como la electromigración, y el subumbral de pérdida. Estas más nuevas preocupaciones están entre los muchos factores que hacen a investigadores estudiar nuevos métodos de computación como la computadora cuántica, así como ampliar el uso de paralelismo, y otros métodos que extienden la utilidad del modelo clásico de von Neumann.
Operación del CPU
La operación fundamental de la mayoría de los CPU, es ejecutar una secuencia de instrucciones almacenadas llamadas "programa". El programa es representado por una serie de números que se mantentienen en una cierta clase de memoria de computador. Hay cuatro pasos que casi todos los CPU de arquitectura de von Neumann usan en su operación: fetch, decode, execute, y writeback, (leer, decodificar, ejecutar, y escribir).
Diagrama mostrando como es decodificada una instrucción del MIPS32. (MIPS Technologies 2005)
El primer paso, leer (fetch), implica el recuperar una instrucción, (que es representada por un número o una secuencia de números), de la memoria de programa. La localización en la memoria del programa es determinada por un contador de programa (PC), que almacena un número que identifica la posición actual en el programa. En otras palabras, el contador de programa indica al CPU, el lugar de la instrucción en el programa actual. Después de que se lee una instrucción, el Contador de Programa es incrementado por la longitud de la palabra de instrucción en términos de unidades de memoria.[2] Frecuentemente la instrucción a ser leída debe ser recuperada de memoria relativamente lenta, haciendo detener al CPU mientras espera que la instrucción sea retornada. Este problema es tratado en procesadores modernos en gran parte por los cachés y las arquitecturas pipeline (ver abajo).
La instrucción que el CPU lee desde la memoria es usada para determinar qué deberá hacer el CPU. En el paso de decodificación, la instrucción es dividida en partes que tienen significado para otras unidades del CPU. La manera en que el valor de la instrucción numérica es interpretado está definida por la arquitectura del conjunto de instrucciones (el ISA) del CPU.[3] A menudo, un grupo de números en la instrucción, llamados opcode, indica qué operación realizar. Las partes restantes del número usualmente proporcionan información requerida para esa instrucción, como por ejemplo, operandos para una operación de adición. Tales operandos se pueden dar como un valor constante (llamado valor inmediato), o como un lugar para localizar un valor, que según lo determinado por algún modo de dirección, puede ser un registro o una dirección de memoria. En diseños más viejos las unidades del CPU responsables de decodificar la instrucción eran dispositivos de hardware fijos. Sin embargo, en CPUs e ISAs más abstractos y complicados, es frecuentemente usado un microprograma para ayudar a traducir instrucciones en varias señales de configuración para el CPU. Este microprograma es a veces reescribible de tal manera que puede ser modificado para cambiar la manera en que el CPU decodifica instrucciones incluso después de que haya sido fabricado.
Después de los pasos de lectura y decodificación, es llevado a cabo el paso de la ejecución de la instrucción. Durante este paso, varias unidades del CPU son conectadas de tal manera que ellas pueden realizar la operación deseada. Si, por ejemplo, una operación de adición fue solicitada, una unidad aritmético lógica (ALU) será conectada a un conjunto de entradas y un conjunto de salidas. Las entradas proporcionan los números a ser sumados, y las salidas contendrán la suma final. La ALU contiene la circuitería para realizar operaciones simples de aritmética y lógica en las entradas, como adición y operaciones de bits (bitwise). Si la operación de adición produce un resultado demasiado grande para poder ser manejado por el CPU, también puede ser ajustada una bandera (flag) de desbordamiento aritmético localizada en un registro de banderas (ver abajo la sección sobre rango de números enteros).
El paso final, la escritura (writeback), simplemente "escribe" los resultados del paso de ejecución a una cierta forma de memoria. Muy a menudo, los resultados son escritos a algún registro interno del CPU para acceso rápido por subsecuentes instrucciones. En otros casos los resultados pueden ser escritos a una memoria principal más lenta pero más barata y más grande. Algunos tipos de instrucciones manipulan el contador de programa en lugar de directamente producir datos de resultado. Éstas son llamadas generalmente "saltos" (jumps) y facilitan comportamientos como bucles (loops), la ejecución condicional de programas (con el uso de saltos condicionales), y funciones en programas.[4] Muchas instrucciones también cambiarán el estado de dígitos en un registro de "banderas". Estas banderas pueden ser usadas para influenciar cómo se comporta un programa, puesto que a menudo indican el resultado de varias operaciones. Por ejemplo, un tipo de instrucción de "comparación" considera dos valores y fija un número, en el registro de banderas, de acuerdo a cuál es el mayor. Entonces, esta bandera puede ser usada por una posterior instrucción de salto para determinar el flujo de programa.
Después de la ejecución de la instrucción y la escritura de los datos resultantes, el proceso entero se repite con el siguiente ciclo de instrucción, normalmente leyendo la siguiente instrucción en secuencia debido al valor incrementado en el contador de programa. Si la instrucción completada era un salto, el contador de programa será modificado para contener la dirección de la instrucción a la cual se saltó, y la ejecución del programa continúa normalmente. En CPUs más complejos que el descrito aquí, múltiples instrucciones pueden ser leídas, decodificadas, y ejecutadas simultáneamente. Esta sección describe lo que es referido generalmente como el "entubado RISC clásico" (Classic RISC pipeline), que de hecho es bastante común entre los CPU simples usados en muchos dispositivos electrónicos, a menudo llamados microcontrolador.
Diseño e implementación
Diseño del CPU
Rango de enteros
La manera en que una CPU representa los números es una opción de diseño que afecta las más básicas formas en que el dispositivo funciona. Algunas de las primeras calculadoras digitales usaron, para representar números internamente, un modelo eléctrico del sistema de numeración decimal común (base diez). Algunas otras computadoras han usado sistemas de numeración más exóticos como el ternario (base tres). Casi todas las CPU modernas representan los números en forma binaria, en donde cada dígito es representado por una cierta cantidad física de dos valores, como un voltaje "alto" o "bajo".[6]
Con la representación numérica están relacionados el tamaño y la precisión de los números que una CPU puede representar. En el caso de una CPU binaria, un bit se refiere a una posición significativa en los números con que trabaja una CPU. El número de bits (o de posiciones numéricas, o dígitos) que una CPU usa para representar los números, a menudo se llama "tamaño de la palabra", "ancho de bits", "ancho de ruta de datos", o "precisión del número entero" cuando se ocupa estrictamente de números enteros (en oposición a números de coma flotante). Este número difiere entre las arquitecturas, y a menudo dentro de diferentes unidades de la misma CPU. Por ejemplo, una CPU de 8 bits maneja un rango de números que pueden ser representados por ocho dígitos binarios, cada dígito teniendo dos valores posibles, y en combinación los 8 bits teniendo 28 ó 256 números discretos. En efecto, el tamaño del número entero fija un límite de hardware en el rango de números enteros que el software corre y que la CPU puede usar directamente.
El rango del número entero también puede afectar el número de posiciones en memoria que la CPU puede direccionar (localizar). Por ejemplo, si una CPU binaria utiliza 32 bits para representar una dirección de memoria, y cada dirección de memoria representa a un octeto (8 bits), la cantidad máxima de memoria que la CPU puede direccionar es 232 octetos, o 4 GB. Ésta es una vista muy simple del espacio de dirección de la CPU, y muchos diseños modernos usan métodos de dirección mucho más complejos como paginación para localizar más memoria que su rango entero permitiría con un espacio de dirección plano.
Niveles más altos del rango de números enteros requieren más estructuras para manejar los dígitos adicionales, y por lo tanto, más complejidad, tamaño, uso de energía, y generalmente costo. Por ello, no es del todo infrecuente, ver microcontroladores de 4 y 8 bits usados en aplicaciones modernas, aun cuando están disponibles CPU con un rango mucho más alto (de 16, 32, 64, e incluso 128 bits). Los microcontroladores más simples son generalmente más baratos, usan menos energía, y por lo tanto disipan menos calor. Todo esto pueden ser consideraciones de diseño importantes para los dispositivos electrónicos. Sin embargo, en aplicaciones del extremo alto, los beneficios producidos por el rango adicional, (más a menudo el espacio de dirección adicional), son más significativos y con frecuencia afectan las opciones del diseño. Para ganar algunas de las ventajas proporcionadas por las longitudes de bits tanto más bajas, como más altas, muchas CPUs están diseñadas con anchos de bit diferentes para diferentes unidades del dispositivo. Por ejemplo, el IBM Sistem/370 usó una CPU que fue sobre todo de 32 bits, pero usó precisión de 128 bits dentro de sus unidades de coma flotante para facilitar mayor exactitud y rango de números de coma flotante . Muchos diseños posteriores de CPU usan una mezcla de ancho de bits similar, especialmente cuando el procesador está diseñado para usos de propósito general donde se requiere un razonable equilibrio entre la capacidad de números enteros y de coma flotante.
Frecuencia de reloj
La mayoría de las CPU, y de hecho, la mayoría de los dispositivos de lógica secuencial, son de naturaleza síncrona. Es decir, están diseñados y operan en función de una señal de sincronización. Esta señal, conocida como señal de reloj, usualmente toma la forma de una onda cuadrada periódica. Calculando el tiempo máximo en que las señales eléctricas pueden moverse en las varias bifurcaciones de los muchos circuitos de una CPU, los diseñadores pueden seleccionar un período apropiado para la señal del reloj.
Este período debe ser más largo que la cantidad de tiempo que toma a una señal moverse, o propagarse, en el peor de los casos. Al fijar el período del reloj a un valor bastante mayor sobre el retardo de la propagación del peor caso, es posible diseñar toda la CPU y la manera que mueve los datos alrededor de los "bordes" de la subida y bajada de la señal del reloj. Esto tiene la ventaja de simplificar la CPU significativamente, tanto en una perspectiva de diseño, como en una perspectiva de cantidad de componentes. Sin embargo, esto también tiene la desventaja que toda la CPU debe esperar por sus elementos más lentos, aun cuando algunas unidades de la misma son mucho más rápidas. Esta limitación ha sido compensada en gran parte por varios métodos de aumentar el paralelismo de la CPU (ver abajo).
Sin embargo, las solamente mejoras arquitectónicas no solucionan todas las desventajas de CPUs globalmente síncronas. Por ejemplo, una señal de reloj está sujeta a los retardos de cualquier otra señal eléctrica. Velocidades de reloj más altas en CPUs cada vez más complejas hacen más difícil de mantener la señal del reloj en fase (sincronizada) a través de toda la unidad. Esto ha conducido que muchas CPU modernas requieran que se les proporcione múltiples señales de reloj idénticas, para evitar retardar una sola señal lo suficiente significativamente como para hacer a la CPU funcionar incorrectamente. Otro importante problema cuando la velocidad del reloj aumenta dramáticamente, es la cantidad de calor que es disipado por la CPU. La señal del reloj cambia constantemente, provocando la conmutación de muchos componentes (cambio de estado) sin importar si están siendo usados en ese momento. En general, un componente que está cambiando de estado, usa más energía que un elemento en un estado estático. Por lo tanto, a medida que la velocidad del reloj aumenta, así lo hace también la disipación de calor, causando que la CPU requiera soluciones de enfriamiento más efectivas.
Un método de tratar la conmutación de componentes innecesarios se llama el clock gating, que implica apagar la señal del reloj a los componentes innecesarios, efectivamente desactivándolos. Sin embargo, esto es frecuentemente considerado como difícil de implementar y por lo tanto no ve uso común afuera de diseños de muy baja potencia. Otro método de tratar algunos de los problemas de una señal global de reloj es la completa remoción de la misma. Mientras que quitar la señal global del reloj hace, de muchas maneras, considerablemente más complejo el proceso del diseño, en comparación con diseños síncronos similares, los diseños asincrónicos (o sin reloj) tienen marcadas ventajas en el consumo de energía y la disipación de calor. Aunque algo infrecuente, CPUs completas se han construido sin utilizar una señal global de reloj. Dos notables ejemplos de esto son el AMULET, que implementa la aquitectura del ARM, y el Mini MIPS, compatible con el MIPS R3000. En lugar de remover totalmente la señal del reloj, algunos diseños de CPU permiten a ciertas unidades del dispositivo ser asincrónicas, como por ejemplo, usar ALUs asincrónicas en conjunción con pipelining super escalar para alcanzar algunas ganancias en el desempeño aritmético. Mientras que no está completamente
claro si los diseños totalmente asincrónicos pueden desempeñarse a un nivel comparable o mejor que sus contrapartes síncronas, es evidente que por lo menos sobresalen en las más simples operaciones matemáticas. Esto, combinado con sus excelentes características de consumo de energía y disipación de calor, los hace muy adecuados para los computadores empotrados .
Paralelismo
Computación paralela
Modelo de un CPU subescalar. Note que toma quince ciclos para terminar tres instrucciones.
La descripción de la operación básica de un CPU ofrecida en la sección anterior describe la forma más simple que puede tomar un CPU. Este tipo de CPU, usualmente referido como subescalar, opera sobre y ejecuta una sola instrucción con una o dos piezas de datos a la vez.
Este proceso da lugar a una ineficacia inherente en CPUs subescalares. Puesto que solamente una instrucción es ejecutada a la vez, todo el CPU debe esperar que esa instrucción se complete antes de proceder a la siguiente instrucción. Como resultado, el CPU subescalar queda "paralizado" en instrucciones que toman más de un ciclo de reloj para completar su ejecución. Incluso la adición de una segunda unidad de ejecución (ver abajo) no mejora mucho el desempeño. En lugar de un camino quedando congelado, ahora dos caminos se paralizan y aumenta el número de transistores no usados. Este diseño, en donde los recursos de ejecución del CPU pueden operar con solamente una instrucción a la vez, solo puede, posiblemente, alcanzar el desempeño escalar (una instrucción por ciclo de reloj). Sin embargo, el desempeño casi siempre es subescalar (menos de una instrucción por ciclo).
Las tentativas de alcanzar un desempeño escalar y mejor, han resultado en una variedad de metodologías de diseño que hacen comportarse al CPU menos linealmente y más en paralelo. Cuando se refiere al paralelismo en los CPU, generalmente son usados dos términos para clasificar estas técnicas de diseño.
El paralelismo a nivel de instrucción, en inglés Instruction Level Parallelism (ILP), busca aumentar la tasa en la cual las instrucciones son ejecutadas dentro de un CPU, es decir, aumentar la utilización de los recursos de ejecución en la pastilla
El paralelismo a nivel de hilo de ejecución, en inglés thread level parallelism (TLP), que se propone incrementar el número de hilos (efectivamente programas individuales) que un CPU pueda ejecutar simultáneamente.
Cada metodología se diferencia tanto en las maneras en las que están implementadas, como en la efectividad relativa que producen en el aumento del desempeño del CPU para una aplicación.
ILP:Entubado de instrucción y arquitectura superescalar
Entubado de instrucción y superescalar
Tubería básica de cinco etapas. En el mejor de los casos, esta tubería puede sostener un ratio de completado de una instrucción por ciclo.
Uno de los más simples métodos usados para lograr incrementar el paralelismo es comenzar los primeros pasos de leer y decodificar la instrucción antes de que la instrucción anterior haya terminado de ejecutarse. Ésta es la forma más simple de una técnica conocida como instruction pipelining (entubado de instrucción), y es utilizada en casi todos los CPU de propósito general modernos. Al dividir la ruta de ejecución en etapas discretas, la tubería permite que más de una instrucción sea ejecutada en cualquier tiempo. Esta separación puede ser comparada a una línea de ensamblaje, en la cual una instrucción es hecha más completa en cada etapa hasta que sale de la tubería de ejecución y es retirada.
Sin embargo, la tubería introduce la posibilidad de una situación donde es necesario terminar el resultado de la operación anterior para completar la operación siguiente; una condición llamada a menudo como conflicto de dependencia de datos. Para hacer frente a esto, debe ser tomado un cuidado adicional para comprobar estas clases de condiciones, y si esto ocurre, se debe retrasar una porción de la tubería de instrucción. Naturalmente, lograr esto requiere circuitería adicional, los procesadores entubados son más complejos que los subescalares, pero no mucho. Un procesador entubado puede llegar a ser casi completamente escalar, solamente inhibido por las abruptas paradas de la tubería (una instrucción durando más de un ciclo de reloj en una etapa).
Tubería superescalar simple. Al leer y despachar dos instrucciones a la vez,un máximo de dos instrucciones por ciclo pueden ser completadas.
Una mejora adicional sobre la idea del entubado de instrucción (instruction pipelining) condujo al desarrollo de un método que disminuye incluso más el tiempo ocioso de los componentes del CPU. Diseños que se dice que son superescalares incluyen una larga tubería de instrucción y múltiples unidades de ejecución idénticas. En una tubería superescalar, múltiples instrucciones son leídas y pasadas a un despachador, que decide si las instrucciones se pueden o no ejecutar en paralelo (simultáneamente). De ser así, son despachadas a las unidades de ejecución disponibles, dando por resultado la capacidad para que varias instrucciones sean ejecutadas simultáneamente. En general, cuanto más instrucciones un CPU superescalar es capaz de despachar simultáneamente a las unidades de ejecución en espera, más instrucciones serán completadas en un ciclo dado.
La mayor parte de la dificultad en el diseño de una arquitectura superescalar de CPU descansa en crear un despachador eficaz. El despachador necesita poder determinar rápida y correctamente si las instrucciones pueden ejecutarse en paralelo, tan bien como despacharlas de una manera que mantenga ocupadas tantas unidades de ejecución como sea posible. Esto requiere que la tubería de instrucción sea llenada tan a menudo como sea posible y se incrementa la necesidad, en las arquitecturas superescalares, de cantidades significativas de caché de CPU. Esto también crea técnicas para evitar peligros como la predicción de bifurcación, ejecución especulativa, y la ejecución fuera de orden, cruciales para mantener altos niveles de desempeño.
La predicción de bifurcación procura predecir qué rama (o trayectoria) tomará una instrucción condicional, el CPU puede minimizar el número de tiempos que toda la tubería debe esperar hasta que sea completada una instrucción condicional.
La ejecución especulativa frecuentemente proporciona aumentos modestos del desempeño al ejecutar las porciones de código que pueden o no ser necesarias después de que una operación condicional termine.
La ejecución fuera de orden cambia en algún grado el orden en el cual son ejecutadas las instrucciones para reducir retardos debido a las dependencias de los datos.
En el caso donde una porción del CPU es superescalar y una parte no lo es, la parte que no es superescalar sufre en el desempeño debido a las paradas de horario. El Intel Pentium original (P5) tenía dos ALUs superescalares que podían aceptar, cada una, una instrucción por ciclo de reloj, pero su FPU no podía aceptar una instrucción por ciclo de reloj. Así el P5 era superescalar en la parte de números enteros pero no era superescalar de números de coma (o punto [decimal]) flotante. El sucesor a la arquitectura del Pentium de Intel, el P6, agregó capacidades superescalares a sus funciones de coma flotante, y por lo tanto produjo un significativo aumento en el desempeño de este tipo de instrucciones.
El entubado simple y el diseño superescalar aumentan el ILP de un CPU al permitir a un solo procesador completar la ejecución de instrucciones en ratios que sobrepasan una instrucción por ciclo (IPC).[] La mayoría de los modernos diseños de CPU son por lo menos algo superescalares, y en la última década, casi todos los diseños de CPU de propósito general son superescalares. En los últimos años algo del énfasis en el diseño de computadores de alto ILP se ha movido del hardware del CPU hacia su interface de software, o ISA. La estrategia de la muy larga palabra de instrucción, very long instruction word (VLIW), causa a algún ILP a ser implícito directamente por el software, reduciendo la cantidad de trabajo que el CPU debe realizar para darle un empuje significativo al ILP y por lo tanto reducir la complejidad del diseño.
TLP: ejecución simultánea de hilos
Otra estrategia comúnmente usada para aumentar el paralelismo de los CPU es incluir la habilidad de correr múltiples hilos (programas) al mismo tiempo. En general, CPUs con alto TLP han estado en uso por mucho más tiempo que los de alto ILP. Muchos de los diseños en los que Seymour Cray fue pionero durante el final de los años 1970 y los años1980 se concentraron en el TLP como su método primario de facilitar enormes capacidades de computación (para su tiempo). De hecho, el TLP, en la forma de mejoras en múltiples hilos de ejecución, estuvo en uso tan temprano como desde los años 1950 . En el contexto de diseño de procesadores individuales, las dos metodologías principales usadas para lograr el TLP son, multiprocesamiento a nivel de chip, en inglés chip-level multiprocessing (CMP), y el multihilado simultáneo, en inglés simultaneous multithreading (SMT). En un alto nivel, es muy común construir computadores con múltiples CPU totalmente independientes en arreglos como multiprocesamiento simétrico (symmetric multiprocessing (SMP)) y acceso de memoria no uniforme (Non-Uniform Memory Access (NUMA).[] Aunque son usados medios muy diferentes, todas estas técnicas logran la misma meta: incrementar el número de hilos que el CPU(s) puede correr en paralelo.
Los métodos de paralelismo CMP y de SMP son similares uno del otro y lo más directo. Éstos implican algo más conceptual que la utilización de dos o más CPU completos y CPU independientes. En el caso del CMP, múltiples "núcleos" de procesador son incluidos en el mismo paquete, a veces en el mismo circuito integrado.[13] Por otra parte, el SMP incluye múltiples paquetes independientes. NUMA es algo similar al SMP pero usa un modelo de acceso a memoria no uniforme. Esto es importante para los computadores con muchos CPU porque el tiempo de acceso a la memoria, de cada procesador, es agotado rápidamente con el modelo de memoria compartido del SMP, resultando en un significativo retraso debido a los CPU esperando por la memoria. Por lo tanto, NUMA es considerado un modelo mucho más escalable, permitiendo con éxito que en un computador sean usados muchos más CPU que los que pueda soportar de una manera factible el SMP. El SMT se diferencia en algo de otras mejoras de TLP en que el primero procura duplicar tan pocas porciones del CPU como sea posible. Mientras es considerada una estrategia TLP, su implementación realmente se asemeja más a un diseño superescalar, y de hecho es frecuentemente usado en microprocesadores superescalares, como el POWER5 de IBM. En lugar de duplicar todo el CPU, los diseños SMT solamente duplican las piezas necesarias para lectura, decodificación, y despacho de instrucciones, así como cosas como los registros de propósito general. Esto permite a un CPU SMT mantener sus unidades de ejecución ocupadas más frecuentemente al proporcionarles las instrucciones desde dos diferentes hilos de software. Una vez más esto es muy similar al método superescalar del ILP, pero ejecuta simultáneamente instrucciones de múltiples hilos en lugar de ejecutar concurrentemente múltiples instrucciones del mismo hilo.
Procesadores vectoriales y el SIMD
Un menos común pero cada vez más importante paradigma de CPU (y de hecho, de computación en general) trata con vectores. Los procesadores de los que se ha hablado anteriormente son todos referidos como cierto tipo de dispositivo escalar.[ ]Como implica su nombre, los procesadores vectoriales se ocupan de múltiples piezas de datos en el contexto de una instrucción, esto contrasta con los procesadores escalares, que tratan una pieza de dato por cada instrucción. Estos dos esquemas de ocuparse de los datos son generalmente referidos respectivamente como SISD (Single Instruction, Single Data) (Simple Instrucción, Simple Dato) y SIMD (Single Instruction, Multiple Data) (Simple Instrucción, Múltiples Datos). La gran utilidad en crear CPUs que se ocupen de vectores de datos radica en la optimización de tareas que tienden a requerir la misma operación, por ejemplo, una suma, o un producto escalar, a ser realizado en un gran conjunto de datos. Algunos ejemplos clásicos de este tipo de tareas son las aplicaciones multimedia (imágenes, vídeo, y sonido), así como muchos tipos de tareas científicas y de ingeniería. Mientras que un CPU escalar debe completar todo el proceso de leer, decodificar, y ejecutar cada instrucción y valor en un conjunto de datos, un CPU vectorial puede realizar una simple operación en un comparativamente grande conjunto de datos con una sola instrucción. Por supuesto, esto es solamente posible cuando la aplicación tiende a requerir muchos pasos que apliquen una operación a un conjunto grande de datos.
La mayoría de los primeros CPU vectoriales, como el Cray-1, fueron asociados casi exclusivamente con aplicaciones de investigación científica y criptografía. Sin embargo, a medida que la multimedia se desplazó en gran parte a medios digitales, ha llegado a ser significativa la necesidad de una cierta forma de SIMD en CPUs de propósito general. Poco después de que comenzara a ser común incluir unidades de coma flotante en procesadores de uso general, también comenzaron a aparecer especificaciones e implementaciones de unidades de ejecución SIMD para los CPU de uso general. Algunas de estas primeras especificaciones SIMD, como el MMX de Intel, fueron solamente para números enteros. Esto demostró ser un impedimento significativo para algunos desarrolladores de software, ya que muchas de las aplicaciones que se beneficiaban del SIMD trataban sobre todo con números de coma flotante. Progresivamente, éstos primeros diseños fueron refinados y rehechos en alguna de las comunes, modernas especificaciones SIMD, que generalmente están asociadas a un ISA. Algunos ejemplos modernos notables son el SSE de Intel y el AltiVec relacionado con el PowerPC (también conocido como VMX).

Referencias
Vacuum tubes eventually stop functioning in the course of normal operation due to the slow contamination of their cathodes that occurs when the tubes are in use. Additionally, sometimes the tube's vacuum seal can form a leak, which accelerates the cathode contamination. See vacuum tube. Since the program counter counts memory addresses and not instructions, it is incremented by the number of memory units that the instruction word contains. In the case of simple fixed-length instruction word ISAs, this is always the same number. For example, a fixed-length 32-bit instruction word ISA that uses 8-bit memory words would always increment the PC by 4 (except in the case of jumps). ISAs that use variable length instruction words, such as x86, increment the PC by the number of memory words corresponding to the last instruction's length. Also, note that in more complex CPU, incrementing the PC does not necessarily occur at the end of instruction execution. This is especially the case in heavily pipelined and superescalar architectures (see the relevant sections below).
Because the instruction set architecture of a CPU is fundamental to its interface and usage, it is often used as a classification of the "type" of CPU. For example, a "PowerPC CPU" uses some variant of the PowerPC ISA. Some CPU, like the Intel Itanium, can actually interpret instructions for more than one ISA; however this is often accomplished by software means rather than by designing the hardware to directly support both interfaces. (See emulator)
Some early computers like the Harvard Mark I did not support any kind of "jump" instruction, effectively limiting the complexity of the programs they could run. It is largely for this reason that these computers are often not considered to contain a CPU proper, despite their close similarity as stored program computers.
This description is, in fact, a simplified view even of the Classic RISC pipeline. It largely ignores the important role of CPU cache, and therefore the access stage of the pipeline. See the respective articles for more details.
The physical concept of voltage is an analog one by its nature, practically having an infinite range of possible values. For the purpose of physical representation of binary numbers, set ranges of voltages are defined as one or zero. These ranges are usually influenced by the operational parameters of the switching elements used to create the CPU, such as a transistor's threshold level.
While a CPU's integer size sets a limit on integer ranges, this can (and often is) overcome using a combination of software and hardware techniques. By using additional memory, software can represent integers many magnitudes larger than the CPU can. Sometimes the CPU's ISA will even facilitate operations on integers larger that it can natively represent by providing instructions to make large integer arithmetic relatively quick. While this method of dealing with large integers is somewhat slower than utilizing a CPU with higher integer size, it is a reasonable trade-off in cases where natively supporting the full integer range needed would be cost-prohibitive. See Arbitrary-precision arithmetic for more details on purely software-supported arbitrary-sized integers.
In fact, all synchronous CPU use a combination of sequential logic and combinatorial logic. (See boolean logic)
One notable late CPU design that uses clock gating is that of the IBM PowerPC-based Xbox 360. It utilizes extensive clock gating in order to reduce the power requirements of the aforementioned videogame console it is used in. Plantilla:Ref harvard
It should be noted that neither ILP nor TLP is inherently superior over the other; they are simply different means by which to increase CPU parallelism. As such, they both have advantages and disadvantages, which are often determined by the type of software that the processor is intended to run. High-TLP CPU are often used in applications that lend themselves well to being split up into numerous smaller applications, so-called "embarrassingly parallel problems." Frequently, a computational problem that can be solved quickly with high TLP design strategies like SMP take significantly more time on high ILP devices like superescalar CPU, and vice versa.
Best-case scenario (or peak) IPC rates in very superscalar architectures are difficult to maintain since it is impossible to keep the instruction pipeline filled all the time. Therefore, in highly superscalar CPU, average sustained IPC is often discussed rather than peak IPC.
Even though SMP and NUMA are both referred to as "systems level" TLP strategies, both methods must still be supported by the CPU's design and implementation.
While TLP methods have generally been in use longer than ILP methods, Chip-level multiprocessing is more or less only seen in later IC-based microprocessors. This is largely because the term itself is inapplicable to earlier discrete component devices and has only come into use recently.For several years during the late 1990s and early 2000s, the focus in designing high performance general purpose CPU was largely on highly superescalar IPC designs, such as the Intel Pentium 4. However, this trend seems to be reversing somewhat now as major general-purpose CPU designers switch back to less deeply pipelined high-TLP designs. This is evidenced by the proliferation of dual and multi core CMP designs and notably, Intel's newer designs resembling its less superescalar P6 architecture. Late designs in several processor families exhibit CMP, including the x86-64 Opteron and Athlon 64 X2, the SPARC UltraSPARC T1, IBM POWER4 and POWER5, as well as several video game console CPU like the Xbox 360's triple-core PowerPC design.
Earlier the term scalar was used to compare most the IPC (instructions per cycle) count afforded by various ILP methods. Here the term is used in the strictly mathematical sense to contrast with vectors. See scalar (mathematics) and vector (spatial). Although SSE/SSE2/SSE3 have superseded MMX in Intel's general purpose CPU, later IA-32 designs still support MMX. This is usually accomplished by providing most of the MMX functionality with the same hardware that supports the much more expansive SSE instruction sets.
a b Amdahl, G. M., Blaauw, G. A., & Brooks, F. P. Jr. (1964). "Architecture of the IBM System/360". IBM Research.
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Enlaces externos
Diseños de microprocesador
Advanced Micro Devices - Advanced Micro Devices, a designer of primarily x86-compatible personal computer CPU.
ARM Ltd - ARM Ltd, one of the few CPU designers that profits solely by licensing their designs rather than manufacturing them. ARM architecture microprocessors are among the most popular in the world for embedded applications.
Freescale Semiconductor (formerly of Motorola) - Freescale Semiconductor, designer of several embedded and SoC PowerPC based processors.
IBM Microelectronics - Microelectronics division of IBM, which is responsible for many POWER and PowerPC based designs, including many of the CPU utilized in late video game consoles.
Intel Corp - Intel, a maker of several notable CPU lines, including IA-32, IA-64, and XScale. Also a producer of various peripheral chips for use with their CPU.
MIPS Technologies - MIPS Technologies, developers of the MIPS architecture, a pioneer in RISC designs.
Sun Microsystems - Sun Microsystems, developers of the SPARC architecture, a RISC design.
Texas Instruments - Texas Instruments semiconductor division. Designs and manufactures several types of low power microcontrollers among their many other semiconductor products.
Transmeta - Transmeta Corporation. Creators of low-power x86 compatibles like Crusoe and Efficeon.
Lectura adicional
Processor Design: An Introduction - Detailed introduction to microprocessor design. Somewhat incomplete and outdated, but still worthwhile.
How Microprocessors Work
Pipelining: An Overview - Good introduction to and overview of CPU pipelining techniques by the staff of Ars Technica
SIMD Architectures - Introduction to and explanation of SIMD, especially how it relates to personal computers. Also by Ars Technica
Listado de procesadores - Nombres de CPUs y principales características
Memoria de acceso aleatorio
Para otros usos de este término, véase RAM (desambiguación).
La memoria de acceso aleatorio (en inglés: random-access memory cuyo acrónimo es RAM) es la memoria desde donde el procesador recibe las instrucciones y guarda los resultados. Es el área de trabajo para la mayor parte del software de un computador.[ ] Existe una memoria intermedia entre el procesador y la RAM, llamada caché, pero ésta sólo es una copia (de acceso rápido) de la memoria principal almacenada en los módulos de RAM.[] Los módulos de RAM son la presentación comercial de este tipo de memoria, se compone de integrados soldados sobre un circuito impreso.
Se trata de una memoria de estado sólido tipo DRAM en la que se puede tanto leer como escribir información. Se utiliza como memoria de trabajo para el sistema operativo, los programas y la mayoría del software. Es allí donde se cargan todas las instrucciones que ejecutan el procesador y otras unidades de cómputo. Se dicen "de acceso aleatorio" porque se puede leer o escribir en una posición de memoria con un tiempo de espera igual para cualquier posición, no siendo necesario seguir un orden para acceder a la información de la manera más rápida posible.
La frase memoria RAM se utiliza frecuentemente para referirse a los módulos de memoria que se usan en los computadores personales y servidores. En el sentido estricto, estos dispositivos contienen un tipo entre varios de memoria de acceso aleatorio , ya que las ROM, memorias Flash , caché (SRAM) , los registros en procesadores y otras unidades de procesamiento también poseen la cualidad de presentar retardos de acceso iguales para cualquier posición. En el sistema operativo Windows Vista, gracias al servicio ReadyBoost, es posible asignar memoria flash de un dispositivo externo USB como memoria RAM y así mejorar la velocidad del equipo informático.
Historia
La denominación “de Acceso aleatorio” surgió para diferenciarlas de las memoria de acceso secuencial, debido a que en los comienzos de la computación, las memorias principales (o primarias) de las computadoras eran siempre de tipo RAM y las memorias secundarias (o masivas) eran de acceso secuencial (cintas o tarjetas perforadas). Es frecuente pues que se hable de memoria RAM para hacer referencia a la memoria principal de una computadora, pero actualmente la denominación no es precisa.
Uno de los primeros tipos de memoria RAM fue la memoria de núcleo magnético, desarrollada entre 1949 y 1952 y usada en muchos computadores hasta el desarrollo de circuitos integrados a finales de los años 60 y principios de los 70. Antes que eso, las computadoras usaban reles y líneas de retardo de varios tipos construidas con tubos de vacío para implementar las funciones de memoria principal con o sin acceso aleatorio.
En 1969 fueron lanzadas una de las primeras memorias RAM basadas en semiconductores de silicio por parte de Intel con el integrado 3101 de 64 bits de memoria y para el siguiente año se presentó una memoria DRAM de 1 Kilobite, referencia 1103 que se constituyó en un hito, ya que fue la primera en ser comercializada con éxito, lo que significó el principio del fin para las memorias de núcleo magnético. En comparación con los integrados de memoria DRAM actuales, la 1103 es primitiva en varios aspectos, pero tenia un desempeño mayor que la memoria de núcleos.
En 1973 se presentó una innovación que permitió otra miniaturización y se convirtió en estándar para las memorias DRAM: la multiplexación en tiempo de la direcciones de memoria. MOSTEK lanzó la referencia MK4096 de 4Kb en un empaque de 16 pines,[] mientras sus competidores las fabricaban en el empaque DIP de 22 pines. El esquema de direccionamiento[3] se convirtió en un estándar de facto debido a la gran popularidad que logró esta referencia de DRAM. Para finales de los 70 los integrados eran usados en la mayoría de computadores nuevos, se soldaban directamente a las placas base o se instalaban en zócalos, de manera que ocupaban un área extensa de circuito impreso. Con el tiempo se hizo obvio que la instalación de RAM sobre el impreso principal, impedía la miniaturización , entonces se idearon los primeros módulos de memoria como el SIPP, aprovechando las ventajas de la construcción modular. El formato SIMM fue una mejora al anterior, eliminando los pines metálicos y dejando unas áreas de cobre en uno de los bordes del impreso, muy similares a los de las tarjetas de expansión, de hecho los módulos SIPP y los primeros SIMM tienen la misma distribución de pines.
A finales de los 80 el aumento en la velocidad de los procesadores y el aumento en el ancho de banda requerido, dejaron rezagadas a las memorias DRAM con el esquema original
MOSTEK, de manera que se realizaron una serie de mejoras en el direccionamiento como
lFPM-RAM (Fast Page Mode RAM)
Inspirado en técnicas como el "Burst Mode" usado en procesadores como el Intel 486,[] se implanto 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 primer vez no seria 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.
EDO-RAM (Extended Data Output RAM)
Lanzada en 1995 y con tiempos de accesos de 40 o 30ns 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 buffer de salida hasta que comienza el próximo ciclo de lectura.
BEDO-RAM (Burst Extended Data Output RAM)
Fue la evolución de la EDO RAM y competidora de la SDRAM, fue presentada en 1997. Era un tipo de memoria que usaba generadores internos de direcciones y accedía a mas de una posición de memoria en cada ciclo de reloj, de manera que lograba un desempeño un 50% mejor que la EDO. Nunca salió al mercado, dado que Intel y otros fabricantes se decidieron por esquemas de memoria sincrónicos que si bien tenían mucho del direccionamiento MOSTEK, agregan funcionalidades distintas como señales de reloj.
Módulos de memoria RAM
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 Kilobits. Además de DRAM, los módulos poseen un integrado que permiten la identificación del 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 modulo al ser instalado en un zócalo apropiado de la placa base, tenga buena conexión eléctrica 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. 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 Un formato usado en computadores antiguos. tenían un bus de datos de 16 o 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.
Relación con el resto del sistema
Dentro de la jerarquía de memoria la RAM se encuentra en un nivel después de los registros del procesador y de las caches. Es una memoria relativamente rápida y de una capacidad media: en la actualidad (año 2009), es fácil encontrar memorias con velocidades de mas de 1 Ghz y capacidades de hasta 8 GB. La memoria RAM contenida en los módulos, se conecta a un controlador de memoria que se encarga de gestionar las señales entrantes y salientes de los integrados DRAM. Algunas señales son las mismas que se utilizan para utilizar cualquier memoria: Direcciones de las posiciones, datos almacenados y señales de control.
El controlador de memoria debe ser diseñado basándose en una tecnología de memoria, por lo general soporta solo una, pero existen excepciones de sistemas cuyos controladores soportan dos tecnologías (por ejemplo SDR y DDR o DDR1 y DDR2), esto sucede en las épocas de entrada de un nuevo tipo de RAM. Los controladores de memoria en sistemas como PC y servidores se encuentran embebidos en el llamado "North Bridge" o dentro del mismo procesador (en el caso de los procesadores AMD Athlon e Intel Core i7) y son los encargados de manejar la mayoría de información que entra y sale del procesador.
Las señales básicas en el módulo están divididas en dos buses y un conjunto misceláneo de líneas de control y alimentación. Entre todas forman el bus de memoria:
Bus de datos: Son las líneas que llevan información entre los integrados y el controlador. Por lo general están agrupados en octetos siendo de 8,16,32 y 64 bits, cantidad que debe igualar el ancho del bus de datos del procesador. En el pasado, algunos formatos de modulo, no tenían un ancho de bus igual al del procesador.En ese caso había que montar módulos en pares o en situaciones extremas, de a 4 módulos, para completar lo que se denominaba banco de memoria, de otro modo el sistema no funciona. Esa es la principal razón de haber aumentar el número de pines en los módulos, igualando el ancho de bus de procesadores como el Pentium de 64 bits a principios de los 90.
Bus de direcciones: Es un bus en el cual se colocan las direcciones de memoria a las que se requiere acceder. No es igual al bus de direcciones del resto del sistema, ya que está multiplexado de manera que la dirección se envía en dos etapas.Para ello el controlador realiza temporizaciones y usa las líneas de control. En cada estándar de módulo se establece un tamaño máximo en bits de este bus, estableciendo un límite teórico de la capacidad máxima por módulo.
Señales misceláneas: Entre las que están las de la alimentación (Vdd, Vss) que se encargan de entregar potencia a los integrados. Están las líneas de comunicación para el integrado de presencia que da información clave acerca del módulo. También están las líneas de control entre las que se encuentran las llamadas RAS y CAS que controlan el bus de direcciones y las señales de reloj en las memorias sincrónicas SDRAM.
Entre las características sobresalientes del controlador de memoria, está la capacidad de manejar la tecnología de canal doble (Dual Channel)o tres canales, donde el controlador maneja bancos de memoria de 128 bits. Aunque el ancho del bus de datos del procesador sigue siendo de 64 bits, el controlador de memoria puede entregar los datos de manera intercalada, optando por uno u otro canal, reduciendo las latencias vistas por el procesador. La mejora en el desempeño es variable y depende de la configuración y uso del equipo. Esta característica ha promovido la modificación de los controladores de memoria, resultando en la aparición de nuevos chipsets (la serie 865 y 875 de Intel) o de nuevos zócalos de procesador en los AMD (el 939 con canal doble , reemplazo el 754 de canal sencillo). Los equipos de gama media y alta por lo general se fabrican basados en chipsets o zócalos que soportan doble canal.
Tecnologías de memoria
La tecnología de memoria actual usa una señal de sincronización para realizar las funciones de lecto-escritura de manera que siempre esta sincronizada con un reloj del bus de memoria, a diferencia de las antiguas memorias FPM y EDO que eran asincrónicas. Hace más de una década toda la industria se decidió por las tecnologías síncronas, ya que permiten construir integrados que funcionen a una frecuencia mayor a 66 Mhz (en la actualidad (2009) alcanzaron los 1333 Mhz).
SDR 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 dinámic
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 .
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.
DDR3 SDRAM
Considerado el sucesor de la actual memoria estándar DDR 2, DDR 3 promete proporcionar 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.
RDRAM (Rambus DRAM)
Memoria de gama alta basada en un protocolo propietario creado por la empresa Rambus, lo cual obliga a sus compradores a pagar regalías en concepto de uso. Esto ha hecho que el mercado se decante por la memoria DDR de uso libre, excepto algunos servidores de grandes prestaciones (Cray) y la consola PlayStation 3. Se presenta en módulos RIMM de 184 contactos. Aunque competidora de la DDR, la RDRAM funciona de modo muy distinto: la DDR utiliza los flancos de subida y bajada del reloj para duplicar su frecuencia efectiva (hasta DDR-400) con un bus de datos de 64 bits, mientras que la RDRAM eleva la frecuencia de los chips para evitar cuellos de botella (hasta PC800) con un bus de datos de 16 bits.
detección y corrección de errores
Existen dos clases de errores en los sistemas de memoria, las fallas (Hard fails) que son daños en el hardware y los errores (soft errors) provocados por causas fortuitas. Los primeros son relativamente fáciles de detectar (en algunas condiciones el diagnóstico es equivocado), los segundos al ser resultado de eventos aleatorios, son más difíciles de hallar. En la actualidad la confiabilidad de las memorias RAM frente a los errores, es suficientemente alta como para no realizar verificación sobre los datos almacenados, por lo menos para aplicaciones de oficina y caseras. En los usos más críticos, se aplican técnicas de corrección y detección de errores basadas en diferentes estrategias:
La técnica del bit de paridad consiste en guardar un bit adicional por cada byte de datos, y en la lectura se comprueba si el número de unos es par (paridad par) o impar (paridad impar), detectándose así el error.
Una técnica mejor es la que usa ECC, que permite detectar errores de 1 a 4 bits y corregir errores que afecten a un sólo bit esta técnica se usa sólo en sistemas que requieren alta fiabilidad.
Por lo general los sistemas con cualquier tipo de protección contra errores tiene un costo más alto, y sufren de pequeñas penalizaciones en desempeño, con respecto a los sistemas sin protección. Para tener un sistema con ECC o paridad, el chipset y las memorias debe tener soportar esas tecnologías. La mayoría de placas base no poseen soporte.
Para los fallos de memoria se pueden utilizar herramientas de software especializadas que realizan pruebas integrales sobre los módulos de memoria RAM. Entre estos programas uno de los más conocidos es la aplicación Memtest86+ que detecta fallos de memoria.
Memoria RAM registrada
Es un tipo de módulo usado frecuentemente en servidores y equipos especiales. Poseen integrados que se encarga de repetir las señales de control y direcciones . Las señales de reloj son reconstruidas con ayuda de un integrado PLL que está en el módulo mismo. Las señales de datos pasan directamente del bus de memoria a los integrados de memoria DRAM.
Estas características permiten conectar múltiples módulos de memoria (más de 4) de alta capacidad sin que haya perturbaciones en las señales del controlador de memoria, haciendo posible sistemas con gran cantidad de memoria principal (8 a 16 GB). Con memorias no registradas, no es posible, debido a los problemas surgen de sobrecarga eléctrica a las señales enviadas por el controlador, fenómeno que no sucede con las registradas por estar de algún modo aisladas.
Entre las desventajas de estos módulos están el hecho de que se agrega un ciclo de retardo para cada solicitud de acceso a una posición no consecutiva y por supuesto el precio, que suele ser mucho más alto que el de las memorias de PC. Este tipo de módulos es incompatible con los controladores de memoria que no soportan el modo registrado, a pesar de que se pueden instalar físicamente en el zócalo. Se pueden reconocer visualmente porque tienen un integrado mediano, cerca del centro geométrico del circuito impreso, además de que estos módulos suelen ser algo más altos.
Véase también
Circuito integrado
Circuito impreso
JEDEC
DRAM
SRAM
Acceso aleatorio
Memoria principal
Memoria ROM
FB-DIMM Nuevo formato de memoria
SPD Serial Presence Detect
FRAM Memoria Ram Ferromagnetica
VRAM Memoria Ram de Video
Dual Channel
Memoria (informática)
Memoria volátil
Memoria de solo lectura
Memoria de sólo lectura (normalmente conocida por su acrónimo, Read Only Memory) es una clase de medio de almacenamiento utilizado en los ordenadores y otros dispositivos electrónicos. Los datos almacenados en la ROM no se puede modificar -al menos no de manera rápida o fácil- y se utiliza principalmente para contener el firmware (software que está estrechamente ligada a hardware específico, y es poco probable que requieren actualizaciones frecuentes).
En su sentido más estricto, se refiere sólo a ROM máscara ROM -en inglés MROM- (el más antiguo tipo de estado sólido ROM), que se fabrica con los datos almacenados en forma permanente, y por lo tanto, nunca puede ser modificada. Sin embargo, las más modernas, como EPROM y Flash EEPROM se puede borrar y volver a programar varias veces, aún siendo descritos como "memoria de sólo lectura (ROM), porque el proceso de reprogramación en general es poco frecuente, relativamente lento y, a menudo, no se permite la escritura en lugares aleatorios de la memoria.
Los ordenadores domésticos a comienzos de los 80 venían con todo su sistema operativo en ROM. No había otra alternativa razonable ya que las unidades de disco eran generalmente opcionales. La actualización a una nueva versión significa usar un soldador o un grupo de interruptores DIP y reemplazar el viejo chip de ROM por uno nuevo. Actualmente los sistemas operativos en general ya no van en ROM. Todavía los ordenadores pueden dejar algunos de sus programas en memoria ROM, pero incluso en este caso, es más frecuente que vaya en memoria flash. Los teléfonos móviles y los asistentes personales digitales (PDA) suelen tener programas en memoria ROM (o por lo menos en memoria flash).
Algunas de las consolas de videojuegos que usan programas basados en la memoria ROM son la Super Nintendo, la Nintendo 64, la Sega Mega Drive o la Game Boy. Estas memorias ROM, pegadas a cajas de plástico aptas para ser utilizadas e introducidas repetidas veces, son conocidas como cartuchos. Por extensión la palabra ROM puede referirse también a un archivo de datos que contenga una imagen del programa que se distribuye normalmente en memoria ROM, como una copia de un cartucho de videojuego.
Una razón de que todavía se utilice la memoria ROM para almacenar datos es la velocidad ya que los discos son más lentos. 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.
La memoria RAM normalmente es más rápida para lectura que la mayoría de las memorias ROM, por lo tanto el contenido ROM se suele traspasar normalmente a la memoria RAM cuando se utiliza.
ROM (Read Only memory)
Disquete
Un disquete o disco flexible (en inglés floppy disk o diskette) es un medio o soporte de almacenamiento de datos formado por una pieza circular de material magnético, fina y flexible (de ahí su denominación) encerrada en una cubierta de plástico cuadrada o rectangular.
Lector de discos 3 1/2.
Los disquetes se leen y se escriben mediante un dispositivo llamado disquetera (o FDD, del inglés Floppy Disk Drive). En algunos casos es un disco menor que el CD (en tamaño físico pero no en capacidad de almacenamiento de datos). La disquetera es el dispositivo o unidad lectora/grabadora de disquetes, y ayuda a introducirlo para guardar la información.
Este tipo de dispositivo de almacenamiento es vulnerable a la suciedad y los campos magnéticos externos, por lo que, en muchos casos, deja de funcionar.
Formatos
Refiriéndonos exclusivamente al ámbito del PC, las unidades de disquete sólo han existido en dos formatos físicos considerados estándar, el de 5¼" y el de 3½". En formato de 5¼", el IBM PC original sólo contaba con unidades de 160 KB, esto era debido a que dichas unidades sólo aprovechaban una cara de los disquetes.
Luego, con la incorporación del PC XT vinieron las unidades de doble cara con una capacidad de 360 KB (DD o doble densidad), y más tarde, con el AT, la unidad de alta densidad (HD) y 1,2 MB. El formato de 3½" IBM lo impuso en sus modelos PS/2. Para la gama 8086 las de 720 KB (DD o doble densidad) y en las posteriores las de 1,44 MB. (HD o alta densidad) que son las que perduran. En este mismo formato, también surgió un nuevo modelo de 2,88 MB. (EHD o extra alta densidad), pero no consiguió popularizarse.
Uso en la actualidad
icono del disquete en ubuntu 9.04
Esta unidad está quedando obsoleta y son muchos los computadores que no la incorporan, por la aparición de nuevos dispositivos de almacenamiento más manejables, que además disponen de mucha más memoria física, como por ejemplo las memorias USB. Una memoria USB de 1 GB de memoria equivale a 900 disquetes aproximadamente. De hecho, ya en algunos países este tipo de unidad no se utiliza debido a su obsolescenc
Impacto en la sociedad
Un disquete de 3,5"
Los disquetes (cuyo nombre fue escogido para ser similar a la palabra "casete"), gozaron de una gran popularidad en las décadas de los ochenta y los noventa, usándose en ordenadores domésticos y personales tales como Apple II, Macintosh, MSX 2/2+/Turbo R, Amstrad PCW, Amstrad CPC 664 y Amstrad CPC 6128 (y opcionalmente Amstrad CPC 464), ZX Spectrum +3, Commodore 64, Amiga e IBM PC para distribuir software, almacenar información de forma rápida y eficaz, transferir datos entre ordenadores y crear pequeñas copias de seguridad, entre otros usos. Muchos almacenaban de forma permanente el núcleo de sus sistemas operativos en memorias ROM, pero guardaban sus sistemas operativos en un disquete, como ocurría con CP/M o, posteriormente, con DOS.
También fue usado en la industria de los videojuegos, cuando Nintendo hizo un formato propio de disquete, parecido al actual de 3 1/2, para usar con un periférico diseñado para la consola Famicom llamado Famicom Disk Drive. No obstante, sólo se lanzo en Japón. También se vendían disquetes en blanco, para grabar juegos en la calle, mediante máquinas automáticas instaladas en algunos lugares de Japón.
Con la llegada de la década de los noventa, el aumento del tamaño del software hizo que muchos programas se distribuyeran en conjuntos de disquetes. Hacia mediados de los noventa, la distribución del software fue migrando gradualmente hacia el CD-ROM, y se introdujeron formatos de copias de seguridad de mayor densidad, como los discos Zip de Iomega. Asimismo, en grandes, medianas e incluso pequeñas empresas, las copias de seguridad empezaron a efectuarse de manera sistemática en cintas magnéticas de alta capacidad y muy bajo coste, como cintas de audio digitales (DAT) o streamers. Con la llegada del acceso total a la Internet, de las redes Ethernet baratas y de las memorias flash ó USB de bajo coste, los disquetes han dejado ser necesarios para la transferencia rápida de datos.
La aparición y comercialización en gran escala de unidades grabadoras de discos ópticos y compactos, y de unidades de CD grabable y regrabable (CD-R/CD-RW), el abaratamiento exponencial y progresivo de sus costes de producción y precios de venta al consumidor, y su introducción paulatina y posterior generalización en la mayoría de ordenadores personales y de hogares, así como la innovación de nuevos formatos y estándares (CD de 80 minutos, de alta densidad, DVD, DVD de doble cara o doble capa, HD DVD, Blu-Ray, etc.) que poco a poco van multiplicando la capacidad y velocidad de almacenamiento, han permitido la sustitución paulatina de los engorrosos sistemas de cinta magnética por accesibles y rápidos sistemas de disco óptico como soporte principal y generalizado de copias de seguridad. Un intento a finales de los noventa (sin éxito en el mercado), de continuar con los disquetes fue el SuperDisk (LS-120), con una capacidad de 120 MB (en realidad 120.375 MiB[1] ), siendo el lector compatible con los disquetes estándar de 3½ pulgadas.
La clave de este desplazamiento progresivo está en el mayor coste por bit de la superficie magnética frente a la superficie de un medio óptico, su mayor fragilidad (necesitan ser protegidos del contacto con el exterior, del polvo, la luz, cambios de humedad y temperatura, electricidad estática, mediante sobres protectores o cierres herméticos al vacío), así como a la mayor complejidad y coste de producción del mecanismo lector/grabador de una unidad de disco magnético, tanto si es fijo como flexible, frente a la simplicidad y rudimentariedad del sistema lineal y de una sola cabeza, por láser y revolución constante, de la unidad lectora y grabadora de un medio óptico.
Sin embargo, muchos fabricantes se niegan a suprimir la disquetera de sus equipos personales por razones de compatibilidad y porque los departamentos de la tecnología de la información de muchas empresas aprecian un mecanismo de transferencia de archivos integrado que siempre funcionará correctamente sin requerir de ningún tipo de controlador ó driver (más allá del de la propia BIOS). Apple Computer fue el primer fabricante que eliminó la disquetera en uno de sus ordenadores con el modelo iMac en 1998, y Dell hizo que la disquetera fuera opcional en algunos de sus modelos en 2003. Asimismo, muchos equipos, en la actualidad, tienden a proveerse, por omisión, sin una unidad de disco flexible instalada, aunque esta puede incluirse como opcional en todo momento, al seguir habiendo soporte en las actuales placas base ATX y en su correspondiente BIOS. Sin embargo, hasta la fecha, estos movimientos todavía no han marcado el fin de los disquetes como medio popular de almacenamiento e intercambio de datos.
Tamaños
Los tamaños de los disquetes suelen denominarse empleando el Sistema Anglosajón de Unidades, incluso en los países en los que el Sistema Internacional de Unidades es el estándar, sin tener en cuenta que, en algunos casos, éstos están definidos en el sistema métrico (por ejemplo, el disquete de 3½ pulgadas mide en realidad 9 cm). De forma general, las capacidades de los discos formateados se establecen en términos de kilobytes binarios (1 sector suele tener 512 bytes). Sin embargo, los tamaños recientes de los discos se suelen denominar en extrañas unidades híbridas; es decir, un disco de "1,44 megabytes" tiene en realidad 1.44×1000×1024 bytes, y no 1.44×1024×1024 bytes, ni 1.44×1000×100
Historia
Orígenes, el disco de 8 pulgadas
Disco duro
Un disco duro o disco rígido (en inglés hard disk drive) es un dispositivo de almacenamiento no volátil, que conserva la información aun con la pérdida de energía, que emplea un sistema de grabación magnética digital; es donde en la mayoría de los casos se encuentra almacenado el sistema operativo de la computadora. Dentro de la carcasa hay una serie de platos metálicos apilados girando a gran velocidad. Sobre los platos se sitúan los cabezales encargados de leer o escribir los impulsos magnéticos. Hay distintos estándares para comunicar un disco duro con la computadora; las interfaces más comunes son Integrated Drive Electronics (IDE, también llamado ATA) , SCSI generalmente usado en servidores, SATA, este último estandarizado en el año 2004 y FC exclusivo para servidores.
Tal y como sale de fábrica, el disco duro no puede ser utilizado por un sistema operativo. Antes se deben definir en él un formato de bajo nivel, una o más particiones y luego hemos de darles un formato que pueda ser entendido por nuestro sistema.
También existe otro tipo de discos denominados de estado sólido que utilizan cierto tipo de memorias construidas con semiconductores para almacenar la información. El uso de esta clase de discos generalmente se limitaba a las supercomputadoras, por su elevado precio, aunque hoy en día ya se puede encontrar en el mercado unidades mucho más económicas de baja capacidad (hasta 512 GB) para el uso en computadoras personales (sobre todo portátiles). Así, el caché de pista es una memoria de estado sólido, tipo memoria RAM, dentro de un disco duro de estado sólido.
Su traducción del inglés es unidad de disco duro, pero este término es raramente utilizado, debido a la practicidad del término de menor extensión disco duro (o disco rígido). Estructura física
Dentro de un disco duro hay uno o varios platos (entre 2 y 4 normalmente, aunque hay hasta de 6 ó 7 platos), que son discos (de aluminio o cristal) concéntricos y que giran todos a la vez. El cabezal (dispositivo de lectura y escritura) es un conjunto de brazos alineados verticalmente que se mueven hacia dentro o fuera según convenga, todos a la vez. En la punta de dichos brazos están las cabezas de lectura/escritura, que gracias al movimiento del cabezal pueden leer tanto zonas interiores como exteriores del disco.
Cada plato tiene dos caras, y es necesaria una cabeza de lectura/escritura para cada cara (no es una cabeza por plato, sino una por cara). Si se mira el esquema Cilindro-Cabeza-Sector (más abajo), a primera vista se ven 4 brazos, uno para cada plato. En realidad, cada uno de los brazos es doble, y contiene 2 cabezas: una para leer la cara superior del plato, y otra para leer la cara inferior. Por tanto, hay 8 cabezas para leer 4 platos. Las cabezas de lectura/escritura nunca tocan el disco, sino que pasan muy cerca (hasta a 3 nanómetros) ó 3 millonésimas de milímetro. Si alguna llega a tocarlo, causaría muchos daños en el disco, rayándolo gravemente, debido a lo rápido que giran los platos (uno de 7.200 revoluciones por minuto se mueve a 129 km/h en el borde de un disco de 3,5 in.
Hay varios conceptos para referirse a zonas del disco:
Plato: cada uno de los discos que hay dentro del disco duro.
Cara: cada uno de los dos lados de un plato
Cabeza: número de cabezales;
Pista: una circunferencia dentro de una cara; la pista 0 está en el borde exterior.
Cilindro: conjunto de varias pistas; son todas las circunferencias que están alineadas verticalmente (una de cada cara).
Sector : cada una de las divisiones de una pista. El tamaño del sector no es fijo, siendo el estándar actual 512 bytes. Antiguamente el número de sectores por pista era fijo, lo cual desaprovechaba el espacio significativamente, ya que en las pistas exteriores pueden almacenarse más sectores que en las interiores. Así, apareció la tecnología ZBR (grabación de bits por zonas) que aumenta el número de sectores en las pistas exteriores, y usa más eficientemente el disco duro.
El primer sistema de direccionamiento que se usó fue el CHS (cilindro-cabeza-sector), ya que con estos tres valores se puede situar un dato cualquiera del disco. Más adelante se creó otro sistema más sencillo: LBA (direccionamiento lógico de bloques), que consiste en dividir el disco entero en sectores y asignar a cada uno un único número. Este es el que actualmente se usa.
Tipos de conexión
Si hablamos de disco rígido podemos citar a los distintos tipos de conexión que poseen los mismos con la placa madre, es decir pueden ser SATA, IDE o SCSI.
IDE: Integrated Device Electronics ("Dispositivo con electrónica integrada") o ATA (Advanced Technology Attachment), controla los dispositivos de almacenamiento masivo de datos, como los discos duros y ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface) Hasta hace poco, el estándar principal por su versatilidad y relación calidad/precio.
SCSI: Son discos duros de gran capacidad de almacenamiento . Se presentan bajo tres especificaciones: SCSI Estándar (Standard SCSI), SCSI Rápido (Fast SCSI) y SCSI Ancho-Rápido (Fast-Wide SCSI). Su tiempo medio de acceso puede llegar a 7 mseg y su velocidad de transmisión secuencial de información puede alcanzar teóricamente los 5 Mbps en los discos SCSI Estándares, los 10 Mbps en los discos SCSI Rápidos y los 20 Mbps en los discos SCSI Anchos-Rápidos (SCSI-2).
Un controlador SCSI puede manejar hasta 7 discos duros SCSI (o 7 periféricos SCSI) con conexión tipo margarita (daisy-chain). A diferencia de los discos IDE, pueden trabajar asincrónicamente con relación al microprocesador, lo que los vuelve más rápidos.
SATA (Serial ATA): Nuevo estándar de conexión que utiliza un bus serie para la transmisión de datos. Notablemente más rápido y eficiente que IDE. En la actualidad hay dos versiones, SATA 1 de hasta 1,5 Gigabits por segundo (150 MB/s) y SATA 2 de hasta 3,0 Gb/s (300 MB/s) de velocidad de transferencia.
Factor de forma
El más temprano "factor de forma" de los discos duros, heredó sus dimensiones de las disqueteras. Pueden ser montados en los mismos chasis y así los discos duros con factor de forma, pasaron a llamarse coloquialmente tipos FDD "floppy-disk drives" (en inglés).
La compatibilidad del "factor de forma" continua siendo de 3½ pulgadas (8,89 cm) incluso después de haber sacado otros tipos de disquetes con unas dimensiones más pequeñas.
8 pulgadas: 241,3×117,5×362 mm (9,5×4,624×14,25 pulgadas).En 1979, Shugart Associates sacó el primer factor de forma compatible con los disco duros, SA1000, teniendo las mismas dimensiones y siendo compatible con el interfaz de 8 pulgadas de las disqueteras. Había dos versiones disponibles, la de la misma altura y la de la mitad (58,7mm).
5,25 pulgadas: 146,1×41,4×203 mm (5,75×1,63×8 pulgadas). Este factor de forma es el primero usado por los discos duros de Seagate en 1980 con el mismo tamaño y altura máxima de los FDD de 5¼ pulgadas, por ejemplo: 82,5 mm máximo.Éste es dos veces tan alto como el factor de 8 pulgadas, que comúnmente se usa hoy; por ejemplo: 41,4 mm (1,64 pulgadas). La mayoría de los modelos de unidades ópticas (DVD/CD) de 120 mm usan el tamaño del factor de forma de media altura de 5¼, pero también para discos duros. El modelo Quantum Bigfoot es el último que se usó a finales de los 90'.
3,5 pulgadas: 101,6×25,4×146 mm (4×1×5.75 pulgadas).Este factor de forma es el primero usado por los discos duros de Rodine que tienen el mismo tamaño que las disqueteras de 3½, 41,4 mm de altura. Hoy ha sido en gran parte remplazado por la línea "slim" de 25,4mm (1 pulgada), o "low-profile" que es usado en la mayoría de los discos duros.
2,5 pulgadas: 69,85×9,5-15×100 mm (2,75×0,374-0,59×3,945 pulgadas).Este factor de forma se introdujo por PrairieTek en 1988 y no se corresponde con el tamaño de las lectoras de disquete. Este es frecuentemente usado por los discos duros de los equipos móviles (portátiles, reproductores de música, etc...) y en 2008 fue reemplazado por unidades de 3,5 pulgadas de la clase multiplataforma. Hoy en día la dominante de este factor de forma son las unidades para portátiles de 9,5 mm, pero las unidades de mayor capacidad tienen una altura de 12,5 mm.
1,8 pulgadas: 54×8×71 mm.Este factor de forma se introdujo por Integral Peripherals en 1993 y se involucró con ATA-7 LIF con las dimensiones indicadas y su uso se incrementa en reproductores de audio digital y su subnotebook. La variante original posee de 2GB a 5GB y cabe en una ranura de expansión de tarjeta de ordenador personal. Son usados normalmente en iPods y discos duros basados en MP3.
1 pulgadas: 42,8×5×36,4 mm.Este factor de forma se introdujo en 1999 por IBM y Microdrive, apto para los slots tipo 2 de compact flash, Samsung llama al mismo factor como 1,3 pulgadas.
0,85 pulgadas: 24×5×32 mm.Toshiba anunció este factor de forma el 8 de enero de 2004 para usarse en móviles y aplicaciones similares, incluyendo SD/MMC slot compatible con disco duro optimizado para vídeo y almacenamiento para micromóviles de 4G. Toshiba actualmente vende versiones de 4GB (MK4001MTD) y 8GB (MK8003MTD) 5 y tienen el Record Guinness del disco duro más pequeño.
Los principales fabricantes suspendienron la investigación de nuevos productos para 1 pulgada (1,3 pulgadas) y 0,85 pulgadas en 2007, debido a la caída de precios de las memorias flash, aunque Samsung introdujo en el 2008 con el SpidPoint A1 otra unidad de 1,3 pulgadas.
En el 2008, dominaban los discos duros de 3,5" y 2,5".
El nombre de "pulgada" para los factores de forma normalmente no identifica ningún producto actual (son especificadas en milímetros para los factores de forma más recientes), pero estos indican el tamaño relativo del disco, para interés de la continuidad histórica.
Estructura lógica
Dentro del disco se encuentran:
El Master Boot Record (en el sector de arranque), que contiene la tabla de particiones.
Las particiones, necesarias para poder colocar los sistemas de archivos.
Integridad
Debido al extremadamente cerrado espacio entre los cabezales y la superficie del disco, alguna contaminación de los cabezales de lectura/escritura o las fuentes puede dar lugar a un accidente en los cabezales, un fallo del disco en el que el cabezal raya la superficie de la fuente, a menudo moliendo la fina película magnética y causando la perdida de datos. Estos accidentes pueden ser causados por un fallo electrónico, un repentino corte en el suministro eléctrico, golpes físicos, el desgaste, la corrosión o debido a que los cabezales o las fuentes sean de pobre fabricación.
El eje del sistema del disco duro depende de la presión del aire dentro del recinto para sostener los cabezales y su correcta altura mientras el disco gira. Un disco duro requiere una cierta línea de presiones de aire para funcionar correctamente. La conexión al entorno exterior y la presión se produce a través de un pequeño agujero en el recinto (cerca de 0,5mm de diámetro) normalmente con un filtro en su interior (filtro de respiración, ver abajo). Si la presión del aire es demasiado baja, entonces no hay suficiente impulso para el cabezal, que se acerca demasiado al disco, y se da el riesgo de fallos y perdidas de datos. Los discos fabricados especialmente son necesarios para operaciones de gran altitud, sobre 3000 m (10000 pies). A tener en cuenta que los aviones modernos tienen una cabina presurizada cuya altitud de presión no excede normalmente los 2600 m (8500 pies). Por lo tanto los discos duros ordinarios pueden ser usados de manera segura en los vuelos. Los discos modernos incluyen sensores de temperatura y se ajustan a las condiciones del entorno. Los agujeros de ventilación se pueden ver en todos los discos (normalmente tienen una pegatina a su lado que advierte al usuario de no cubrir el agujero. El aire dentro del disco operativo esta en constante movimiento siendo barrido por la fricción del plato. Este aire pasa a través de un filtro de recirculación interna para quitar algún contaminante que se hubiera quedado de su fabricación, alguna partícula o componente químico que de alguna forma hubiera entrado en el recinto, y cualquier partícula generada en una operación normal. Una humedad muy alta durante un periodo largo puede corroer los cabezales y los platos.
Para los cabezales resistentes al magnetismo grandes (GMR) en particular, un incidente minoritario debido a la contaminación (que no se disipa la superficie magnética del disco) llega a dar lugar a un sobrecalentamiento temporal en el cabezal, debido a la fricción con la superficie del disco, y puede hacer que los datos no se puedan leer durante un periodo corto de tiempo hasta que la temperatura del cabezal se estabilice (también conocido como “aspereza térmica”, un problema que en parte puede ser tratado con el filtro electrónico apropiado de la señal de lectura).
Los componentes electrónicos del disco duro controlan el movimiento del accionador y la rotación del disco, y realiza lecturas y escrituras necesitadas por el controlador de disco. El firmware de los discos modernos es capaz de programar lecturas y escrituras de forma eficiente en la superficie de los discos y de reasignar sectores que hayan fallado.
Funcionamiento mecánico
Un disco duro suele tener:
Platos en donde se graban los datos,
Cabezal de lectura/escritura,
Motor que hace girar los platos,
Electroimán que mueve el cabezal,
circuito electrónico de control, que incluye: interfaz con la computadora, memoria caché,
Bolsita desecante (gel de sílice) para evitar la humedad,
Caja, que ha de proteger de la suciedad, motivo por el cual suele traer algún filtro de aire. Los discos duros no están sellados al vacío en sus cajas como a menudo se piensa; de hecho, muchos discos tienen un sistema mecánico que no deja salir a los cabezales a la superficie de los platos si éstos no tienen una velocidad de giro adecuada , y este sistema consiste en una pestaña que es empujada por el aire del interior de la caja del disco cuando éste se mueve a suficiente velocidad. Al ser empujada la pestañita, se desbloquean los cabezales.
Tornillos, a menudo tipo Torx.
Historia
A principios los discos duros eran extraíbles, sin embargo, hoy en día típicamente vienen todos sellados (a excepción, de un hueco de ventilación para filtrar e igualar la presión del aire).
El primer disco duro 1956 fue el IBM 350 modelo 1, presentado con la computadora Ramac I: pesaba una tonelada y su capacidad era de 5 MB. Más grande que una nevera actual, este disco duro trabajaba todavía con válvulas al vacío y requería una consola separada para su manejo.
Su gran mérito consistía en el que el tiempo requerido para el acceso era relativamente diferente entre algunas posiciones de memoria, a diferencia de las cintas magnéticas, donde para encontrar una información dada, era necesario enrollar y desenrollar los carretes hasta encontrar el dato buscado, teniendo muy diferentes tiempos de acceso para cada posición.
La tecnología inicial aplicada a los discos duros era relativamente simple. Consistía en recubrir con material magnético un disco de metal que era formateado en pistas concéntricas, que luego eran divididas en sectores. El cabezal magnético codificaba información al magnetizar diminutas secciones del disco duro, empleando un código binario de «ceros» y «unos». Los bits o dígitos binarios así grabados pueden permanecer intactos años. Originalmente, cada bit tenía una disposición horizontal en la superficie magnética del disco, pero luego se descubrió cómo registrar la información de una manera más compacta.
El mérito del francés Albert Fert y al alemán Peter Grünberg (ambos premio Nobel de Física, por sus contribuciones en el campo del almacenamiento magnético) fue el descubrimiento del fenómeno conocido como magnetorresistencia gigante, permitió construir cabezales de lectura y grabación más sensibles, y compactar más los bits en la superficie del disco duro. De estos descubrimientos, realizados en forma independiente por estos investigadores, se desprendió un crecimiento espectacular en la capacidad de almacenamiento en los discos duros, que se elevó un 60% anual en la década de 1990.
En 1992, los discos duros de 3,5 pulgadas alojaban 250 MB, mientras que 10 años después habían superado los 40.000 MB o 40 gigabytes (GB). En la actualidad, ya nos acercamos al uso cotidiano de los discos duros con más de un terabyte (TB) o millón de megabytes.
En 2005 los primeros teléfonos móviles que incluían discos duros fueron presentados por Samsung y Nokia.
Características de un disco duro
Las características que se deben tener en cuenta en un disco duro son:
Tiempo medio de acceso: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la pista y el sector deseado; es la suma del Tiempo medio de búsqueda (situarse en la pista), tiempo de lectura/escritura y la Latencia media (situarse en el sector).
Tiempo medio de búsqueda: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la pista deseada; es la mitad del tiempo empleado por la aguja en ir desde la pista más periférica hasta la más central del disco.
Tiempo de lectura/escritura: Tiempo medio que tarda el disco en leer o escribir nueva información, el tiempo depende de la cantidad de información que se quiere leer o escribir, el tamaño de bloque, el numero de cabezales, el tiempo por vuelta y la cantidad de sectores por pista.
Latencia media: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en el sector deseado; es la mitad del tiempo empleado en una rotación completa del disco.
Velocidad de rotación: Revoluciones por minuto de los platos. A mayor velocidad de rotación, menor latencia media.
Tasa de transferencia: Velocidad a la que puede transferir la información a la computadora una vez la aguja esta situada en la pista y sector correctos. Puede ser velocidad sostenida o de pico.
Otras características son:
Caché de pista: Es una memoria tipo RAM dentro del disco duro. Los discos duros de estado sólido utilizan cierto tipo de memorias construidas con semiconductores para almacenar la información. El uso de esta clase de discos generalmente se limita a las supercomputadoras, por su elevado precio.
Interfaz: Medio de comunicación entre el disco duro y la computadora. Puede ser IDE/ATA, SCSI, SATA, USB, Firewire, SAS
Landz: Zona sobre las que aterrizan las cabezas una vez apagada la computadora.
Presente y futuro
Actualmente la nueva generación de discos duros utilizan la tecnología de grabación perpendicular (PMR), la cual permite mayor densidad de almacenamiento. También existen discos llamados "Ecológicos" (GP - Green Power), los cuales hacen un uso más eficiente de la energía. Se está empezando a observar que la Unidad de estado sólido es posible que termine sustituyendo al disco duro a largo plazo. También hay que añadir los nuevos discos duros basados en el tipo de memorias Flash, que algunas empresas, como ASUS, incorporó recientemente en sus modelos. Los mismos arrancan en 4 GB a 512 GB.[1]
Son muy rápidos ya que no tienen partes móviles y consumen menos energía. Todos esto les hace muy fiables y casi indestructibles. Un nuevo formato de discos duros basados en tarjetas de memorias. Sin embargo su costo por GB es aún muy elevado ya que el coste de un HD de 160 GB es equivalente a un SSD de 8 GB.Fabricantes
Los recursos tecnológicos y el saber hacer requeridos para el desarrollo y la producción de discos modernos implica que desde 2007, más del 98% de los discos duros del mundo son fabricados por un conjunto de grandes empresas: Seagate (que ahora es propietaria de Maxtor), Western Digital, Samsung e Hitachi (que es propietaria de la antigua división de fabricación de discos de IBM). Fujitsu sigue haciendo Discos portátiles y discos de servidores, pero dejó de hacer discos para ordenadores de escritorio en 2001, y el resto lo vendió a Western Digital. Toshiba es uno de los principales fabricantes de discos duros para portátiles de 2,5 pulgadas y 1,8 pulgadas. ExcelStor es un pequeño fabricante de discos duros.
Decenas de ex-fabricantes de discos duros han terminado con sus empresas fusionadas o han cerrado sus divisiones de discos duros, a medida que la capacidad de los dispositivos y la demanda de los productos aumentó, los beneficios eran menores y el mercado sufrió un significativa consolidación a finales de los 80 y finales de los 90. La primera víctima en el mercado de los PC fue Computer Memories Inc. o CMI; después de un incidente con 20 MB defectuoso en discos en 1985, La reputación de CMI nunca se recuperó, y salieron del mercado de los discos duros en 1987. Otro notable fallo fue de MiniScribe, quien quebró en 1990 después se descubrió que tenían en marcha un fraude e inflaban el número de ventas durante varios años. Otras muchas pequeñas compañías (como Kalok, Microscience, LaPine, Areal, Priam y PrairieTek) tampoco sobrevivieron a la expulsión, y habían desaparecido para 1993; Micropolis fue capaz de aguantar hasta 1997, y JTS, un recién llegado a escena, duro solo unos años y desapareció para 1999, después intentó fabricar discos duros en India. Su vuelta a la fama fue con la creación de un nuevo formato de tamaño de 3” para portátiles. Quantum and Integral también investigaron el formato de 3”, pero finalmente se dieron por vencidos. Rodime fue también un importante fabricante durante la década de los 80, pero dejó de hacer discos en la década de los 90 en medio de la reestructuración y ahora se concentra en la tecnología de la concesión de licencias; tienen varias patentes relacionadas con el formato de 3.5“.
1988: Tandon Corporation vendió su división de fabricación de discos duros a Western Digital (WDC),el cual era un renombrado diseñador de controladores.
1989: Seagate Technology compro el negocio de discos de alta calidad de Control Data, como parte del abandono de CDC en la creación de hardware.
1990: Maxtor compro MiniScribe que estaba en bancarrota, haciéndolo el núcleo de su división de discos de gama baja.
1994: Quantum compro la división de almacenamiento de [Digital Equipment CorporationDEC]] otorgando al usuario una gama de discos de alta calidad llamada ProDrive , igual que la gama tape drive de DLT
1995: Conner Peripherals fue fundada por uno de los cofundadores de Seagate Technology's junto con personal de MiniScribe, anunciaron un fusión con Seagate, la cual se completó a principios de 1996.
1996: JTS se fusiono con Atari, permitiendo a JTS llevar a producción su gama de discos. Atari fue vendida a Hasbro en 1998, mientras que JTS sufrió una bancarrota en 1999.
2000: Quantum vendió su división de discos a Maxtor para concentrarse en los unidades de cintas y los equipos de respaldo.
2003: Siguiendo la controversia en los fallos masivos en su modelo Deskstar 75GXP , pioneer IBM vendió la mayor parte de su división de discos a Hitachi, renombrándose como Hitachi Global Storage Technologies (HGST).
2003: Western Digital compro Read-Rite Corp, quien producía los cabezales utilizados en los discos duros, por 95.4 millones de $ en metálico.
21 de diciembre de 2005: Seagate y Maxtor anuncian un acuerdo bajo el que Seagate adquiriría todo el stock de Maxtor por ciento noventa mil millones de $. Esta adquisición fue aprobada por los cuerpos regulatorios, y cerrada el 19 de mayo de 2006.
2007
Julio:Western Digital (WDC) adquiere Komag U.S.A, un fabricante del material que recubre los platos de los discos duros, por ciento noventa mil millones de $.
VéJumper (informática)
Partición de disco
Periférico
Disco dinámico
Principales fabricantes de discos duros
Western Digital
Seagate
Maxtor que pasa a ser de Seagate.
Samsung
Hitachi
Fujitsu
Quantum Corp.
Toshiba
CD-ROM
Un CD-ROM (siglas del inglés Compact Disc - Read Only Memory, "Disco Compacto - Memoria de Sólo Lectura"), es un disco compacto utilizado para almacenar información no volátil, el mismo medio utilizado por los CD de audio, puede ser leído por un computador con lectora de CD. Un CD-ROM es un disco de plástico plano con información digital codificada en una espiral desde el centro hasta el borde exterior. El denominado Yellow Book (o Libro Amarillo) que define el CD-ROM estándar fue establecido en 1985 por Sony y Philips. Pertenece a un conjunto de libros de colores conocido como Rainbow Books que contiene las especificaciones técnicas para todos los formatos de discos compactos. Microsoft y Apple Computer fueron entusiastas promotores del CD-ROM. John Sculley, que era CEO de Apple, dijo en 1987 que el CD-ROM revolucionaría el uso de computadoras personales. - La Unidad de CD-ROM debe considerarse obligatoria en cualquier computador que se ensamble o se construya actualemente, porque la mayoría del software se distribuye en CD-ROM. Algunas de estas unidades leen CD-ROM y graban sobre los discos compactos de una sola grabada(CD-RW). Estas unidades se llaman quemadores, ya que funcionan con un láser que "quema" la superficie del disco para grabar la información.
Actualmente está siendo sustituido en los computadores personales por las unidades de DVD, tanto de sólo lectura como reescribibles. Esto se debe principalmente a las mayores posibilidades de información, ya que un DVD-ROM excede en capacidad a un CD-ROM.
Manufactura
Los CD-ROM son siempre manufacturados masivamente por un proceso llamado "estampar", mientras que los CD-R y los CD-RW son grabados. Existen dispositivos para "reescribir", grabar, múltiples discos al mismo tiempo desde una misma fuente. Esto se logra con un gabinete lleno de Regrabadoras de CD/DVD en un mismo gabinete. Tiene arriba de todo una lectora, que luego, se interconecta con las regrabadoras (12/16/18) y empiezan todas a grabar el disco leido.
Capacidad
Un CD-ROM estándar puede albergar 650 o 700 (a veces 800) MB de datos. El CD-ROM es popular para la distribución de software, especialmente aplicaciones multimedia, y grandes bases de datos. Un CD pesa menos de 30 gramos.
Para poner la memoria del CD-ROM en contexto, una novela promedio contiene 60,000 palabras. Si se asume que una palabra promedio tiene 10 letras —de hecho es considerablemente menos de 10 de letras— y cada letra ocupa un byte, una novela por lo tanto ocuparía 600,000 bytes (600 kb). Un CD puede por lo tanto contener más de 1000 novelas. Si cada novela ocupa por lo menos un centímetro en un estante, entonces un CD puede contener el equivalente de más de 10 metros en el estante. Sin embargo, los datos textuales pueden ser comprimidos diez veces más, usando algoritmos compresores, por lo tanto un CD-ROM puede almacenar el equivalente a más de 100 metros de estante
Lectora de CD
Unidad Lectora de CD para computadora personal.
Una lectora de CD es un dispositivo electrónico que permite la lectura de estos mediante el empleo de un haz de un rayo láser y la posterior transformación de estos en impulsos eléctricos que la computadora interpreta, escritos por grabadoras de CD (a menudo llamadas "quemadoras") -dispositivo similar a la lectora de CD, con la diferencia que hace lo contrario a la lectora, es decir, transformar impulsos eléctricos en un haz de luz láser que almacenan en el CD datos binarios en forma de pozos y llanos-. Las lectoras CD —ahora casi universalmente usadas en los ordenadores— pueden ser conectadas al ordenador por la interfaz IDE (ATA), por una interfaz SCSI o una interfaz propietaria, como la interfaz de Panasonic. La mayoría de las lectoras de CD pueden también leer CD de audio (CDA) y CD de vídeo (VCD) con el software apropiado.
Los pozos tienen una anchura de 0,6 micras, mientras que su profundidad (respecto a los llanos) se reduce a 0,12 micras. La longitud de pozos y llanos está entre las 0,9 y las 3,3 micras. Entre una revolución de la espiral y las adyacentes hay una distancia aproximada de 1,6 micras (lo que hace cerca de 20 marcas por centímetro).
Es creencia muy común el pensar que un pozo corresponde a un valor binario y un llano al otro valor. Sin embargo, esto no es así, sino que los valores binarios son detectados por las transiciones de pozo a llano, y viceversa: una transición determina un 1 binario, mientras que la longitud de un pozo o un llano indica el número consecutivo de 0 binarios.
Duración
Los datos almacenados en un CD-ROM se mantienen inalterables durante un periodo de entre 10 y 50 años en función de la tecnología de grabación utilizada y las condiciones de conservación. La duración de los datos depende de las variaciones de temperatura y de la exposición a la luz del sol. Para una duración optima de los datos se recomienda mantener los CD-ROM a una temperatura constante de 20 grados y en total ausencia de radiación solar
El DVD o Disco Versátil Digital, del inglés Digital Versatile Disc (también denominado Disco de Video Digital o «Digital Video Disc») es un formato y soporte de almacenamiento visual que fue pensado para grabar películas con alta calidad de audio y video, y luego fue usado para guardar datos de todo tipo. Se asemeja a los discos compactos en cuanto a sus dimensiones físicas (diámetro de 12 cm, u 8 cm en los mini-CD), pero están codificados en un formato distinto y a una densidad mucho mayor. A diferencia de los CD, todos los DVD deben guardar los datos utilizando un sistema de archivos denominado UDF (Universal Disk Format o Formato Universal de Disco), el cual es una extensión del estándar ISO 9660, usado para CD de datos.
El DVD Forum (un consorcio formado por todas las organizaciones que han participado en la elaboración del formato) se encarga de mantener al día sus especificaciones técnicas. Además existe otro grupo de empresas denominada Alianza DVD que crearon los estándares DVD+R y DVD+RW para evitar pagar la licencia al DVD Forum, por lo que no forman parte de los estándares oficiales DVD y no muestran el logotipo DVD.
Historia
A comienzo de los años 90 dos estándares de almacenamiento óptico de alta densidad estaban desarrollándose; uno era el Multimedia Compact Disc (MMCD) apoyado por Philips y Sony, el otro era el Super Density disc (SD), apoyado por Toshiba, Time-Warner, Matsushita Electric, Hitachi, Mitsubishi Electric, Pioneer, Thomson y JVC . El presidente de IBM, Lou Gerstner, actuando de casamentero lideró los esfuerzos por unificar los dos proyectos bajo un único estándar, en previsión de que sucediera otra costosa guerra entre formatos como la que ocurrió entre VHS y Betamax en los años 80. Philips y Sony abandonaron su formato MMCD y acordaron con Toshiba el Super Density disc (SD) con dos modificaciones. La modificación fue la adopción del EFM Plus de Philips, creado por Kees Immink, que es un 6% menos eficiente que el sistema de codificación de Toshiba, de aquí que la capacidad sea de 4,7 GB en lugar del los 5 GB del SD original. La gran ventaja de EFMPlus es su gran resistencia a los daños físicos en el disco, como arañazos o huellas. El resultado fue la especificación de la versión 1.5 del DVD, anunciada en 1995 y finalizada en septiembre de 1996. En mayo de 1997, el consorcio DVD (DVD Consortium) fue reemplazado por el foro DVD (DVD Forum), que estaba abierto a todas las demás comp
Información técnica
Un DVD tiene 24 bits y una velocidad de muestreo de 48000 Hz. Tambien cabe destacar que un DVD tiene un rango dinámico de 144 dB. Un DVD de capa simple puede guardar hasta 4,7 gigabytes según los fabricantes en base decimal y aproximadamente 4,377 gigabytes reales en base binaria o gibibytes (se le conoce como DVD-5), alrededor de siete veces más que un CD estándar. Emplea un láser de lectura con una longitud de onda de 650 nm (en el caso de los CD, es de 780 nm) y una apertura numérica de 0,6 (frente a los 0,45 del CD), la resolución de lectura se incrementa en un factor de 1,65. Esto es aplicable en dos dimensiones, así que la densidad de datos física real se incrementa en un factor de 3,3.
El DVD usa un método de codificación más eficiente en la capa física: los sistemas de detección y corrección de errores utilizados en el CD, como la comprobación de redundancia cíclica CRC, la codificación Reed Solomon - Product Code, (RS-PC), así como la codificación de línea Eight-to-Fourteen Modulation, la cual fue reemplazada por una versión más eficiente, EFMPlus, con las mismas características que el EFM clásico. El subcódigo de CD fue eliminado. Como resultado, el formato DVD es un 47% más eficiente que el CD-ROM, que usa una tercera capa de corrección de errores.
A diferencia de los discos compactos, donde el sonido (CDDA) se guarda de manera fundamentalmente distinta que los datos, un DVD correctamente creado siempre contendrá datos siguiendo los sistemas de archivos UDF e ISO 9660.
Tipos de DVD
Los DVD se pueden clasificar::
según su contenido:
DVD-Video: Películas (vídeo y audio)
DVD-Audio: Audio de alta fidelidad
DVD-Data: Todo tipo de datos
según su capacidad de regrabado:
DVD-ROM: LOLI Sólo lectura, manufacturado con prensa
DVD-R: Grabable una sola vez
DVD-RW: Regrabable
DVD-RAM: Regrabable de acceso aleatorio. Lleva a cabo una comprobación de la integridad de los datos siempre activa tras completar la escritura
DVD+R: Grabable una sola vez
DVD+RW: Regrabable
DVD+R DL: Grabable LOLI una sola vez de doble capa
el DVD-ROM almacena desde 4,7 GB hasta 17 GB.
según su número de capas o caras:
DVD-5: una cara, capa simple. 4.7 GB o 4.38 gibibyte (GiB) - Discos DVD±R/RW.
DVD-9: una cara, capa doble. 8.5 GB o 7.92 GiB - Discos DVD+R DL.
DVD-10: dos caras, capa simple en ambas. 9.4 GB o 8.75 GiB - Discos DVD±R/RW.
DVD-14: dos caras, capa doble en una, capa simple en la otra. 13,3 GB o 12,3 GiB - Raramente utilizado.
DVD-18: dos caras, capa doble en ambas. 17.1 GB o 15.9 GiB - Discos DVD+R.
El disco puede tener una o dos caras, y una o dos capas de datos por cada cara; el número de caras y capas determina la capacidad del disco. Los formatos de dos caras apenas se utilizan.
También existen DVD de 8 cm (no confundir con miniDVD, que son CD conteniendo información de tipo DVD video) que tienen una capacidad de 1.5 GB.
La capacidad de un DVD-ROM puede ser determinada visualmente observando el número de caras de datos, y observando cada una de ellas. Las capas dobles normalmente son de color dorado, mientras que las capas simples son plateadas, como la de un CD. Otra manera de saber si un DVD contiene una o dos capas es observar el anillo central del disco, el cual contendrá un código de barras por cada capa que tenga.
Todos los discos pueden contener cualquier contenido y tener cualquier distribución de capas y caras.
El DVD Forum creó los estándares oficiales DVD-ROM/R/RW/RAM, y Alliance creó los estándares DVD+R/RW para evitar pagar la licencia al DVD Forum. Dado que los discos DVD+R/RW no forman parte de los estándares oficiales, no muestran el logotipo DVD. En lugar de ello, llevan el logotipo "RW" incluso aunque sean discos que solo puedan grabarse una vez, lo que ha suscitado cierta polémica en algunos sectores que lo consideran publicidad engañosa. Y desde luego que confunde a los usuarios.
El "+" y el "-" son estándares técnicos similares, parcialmente compatibles. Ya en 2005, ambos formatos eran igualmente populares: la mitad de la industria apoya "+" y la otra mitad "-", aunque actualmente soportan ambos. Parece ser que ambos formatos coexistirán indefinidamente. Todos los lectores DVD deberían poder leer ambos formatos, aunque la compatibilidad real es alrededor de 90% para ambos formatos, con mejores resultados de compatibilidad en los DVD-R en pruebas independientes.
La mayoría de grabadoras de DVD nuevas pueden grabar en ambos formatos y llevan ambos logotipos +RW y DVD-R/RW.
La diferencia entre los tipos +R y -R radica en la forma de grabación y de codificación de la información. En los +R los agujeros son 1 mientras que en los –R los agujeros son 0.
Velocidad
La velocidad de transferencia de datos de una unidad DVD está dada en múltiplos de 1.350 kB/s, lo que significa que una unidad lectora de 16× permite una transferencia de datos de 16 × 1.350 = 21.600 kB/s (21.09 MB/s). Como las velocidades de las unidades de CD se dan en múltiplos de 150 kB/s, cada múltiplo de velocidad en DVD equivale a nueve múltiplos de velocidad en CD. En términos de rotación física (revoluciones por minuto), un múltiplo de velocidad en DVD equivale a tres múltiplos de velocidad en CD, así que la superfície de disco leída durante una rotación es tres veces mayor para el DVD que para el CD, y la unidad de DVD 8× tiene la misma velocidad rotacional que la unidad de CD 24×.
Las primeras unidades lectoras CD y DVD leían datos a velocidad constante (Velocidad Lineal Constante, o CLV). Los datos en el disco pasaban bajo el láser de lectura a velocidad constante. Como la velocidad lineal (metros/segundo) de la pista es tanto mayor cuanto más alejados esté del centro del disco (de manera proporcional al radio), la velocidad rotacional del disco se ajustaba de acuerdo a qué porción del disco se estaba leyendo. Actualmente, la mayor parte de unidades de CD y DVD tienen una velocidad de rotación constante (Velocidad Angular Constante, o CAV). La máxima velocidad de transferencia de datos especificada para una cierta unidad y disco se alcanza solamente en los extremos del disco. Por tanto, la velocidad media de la unidad lectora equivale al 50-70% de la velocidad máxima para la unidad y el disco. Aunque esto puede parecer una desventaja, tales unidades tienen un menor tiempo de búsqueda, pues nunca deben cambiar la velocidad de rotación del disco.
Grabación de doble capa
La grabación de doble capa permite a los discos DVD-R y los DVD+RW almacenar significativamente más datos, hasta 8.5 Gigabytes por disco, comparado con los 4.7 GB que permiten los discos de una capa. Los DVD-R DL (dual layer) fueron desarrollados para DVD Forum por Pioneer Corporation. DVD+R DL fue desarrollado para el DVD+R Alliance por Philips y Mitsubishi Kagaku Media.
Un disco de doble capa difiere de un DVD convencional en que emplea una segunda capa física ubicada en el interior del disco. Una unidad lectora con capacidad de doble capa accede a la segunda capa proyectando el láser a través de la primera capa semi-transparente. El mecanismo de cambio de capa en algunos DVD puede conllevar una pausa de hasta un par de segundos Los discos grabables soportan esta tecnología manteniendo compatibilidad con algunos reproductores de DVD y unidades DVD-ROM. Muchos grabadores de DVD soportan la tecnología de doble capa, y su precio es comparable con las unidades de una capa, aunque el medio continúa siendo considerablemente más caro.
También es el medio de almacenamiento por defecto en la consola Xbox 1 [primera edicion] , Xbox 360,play station 3 aunque, en la primera Xbox, pocos títulos hacían uso de las dos capas, normalmente se grababan los datos en los extremos del disco, para aumentar la velocidad de lectura. Estos discos también eran utilizados en otras consolas como en PlayStation 2
La copia de DVD+R DL originales a DVD comunes DVD+R, es un problema porque después algunos reproductores de DVD no son compatibles.
Conservación de los dispositivos ópticos
Los dispositivos ópticos deben cuidarse del polvo y su superficie debe protegerse para que no sufran daños, por eso generalmente poseen fundas protectoras. En este sentido, los DVD son más sensibles, sus capas protectoras son más finas, por lo tanto están más expuestas a rayaduras. Como se leen con luz, su desgaste físico no es un problema. La persistencia de la información almacenada en ellos depende de las propiedades del material que la soporta y de las condiciones de su almacenamiento.
Varias empresas aplican distintos métodos para estimar las expectativas de vida de sus propias marcas. Debido a que aún no existen estándares internacionales para estimar la durabilidad de estos materiales sus resultados no son muy fiables. Algunos estudios de los CD-R aseguran que los tintes de phthalocianina y cianina estabilizada con metal son bastante duraderos. Si se emplea una unidad (re) grabadora compatible con estos tintes y se graba a una velocidad de 2× o 4×, es posible crear discos que duren más de 100 años. Los CD-R con tinte de phthalocianina o cianina, y capa reflectante de oro, son más resistentes que los CD-R con tinte de azo y capa reflectante de plata.
Contrariamente a lo que muchos piensan, la humedad y la temperatura son parámetros a considerar en el almacenamiento de los soportes ópticos. Los cambios bruscos pueden causar deterioros importantes, porque los componentes de las diferentes capas que los componen tienen diferentes coeficientes térmicos de expansión. Actualmente, existen normas internacionales para el almacenamiento de CD-R. Estas indican que para asegurar su permanencia a largo plazo, se deberán mantener a una temperatura máxima de 23 grados centígrados y un 50% de humedad relativa. Recientemente, se ha identificado un nuevo tipo de hongo que, en condiciones climatológicas tropicales (30°C de temperatura y 90% de humedad relativa), destruye los CD. Se trata del Geotrichum, se reproduce sobre el soporte y destruye la información almacenada, primero degradando el borde externo del soporte. Esto ocurre porque el hongo se alimenta del carbono y el nitrógeno de la capa plástica de policarbonato, destruyendo así las pistas de información. Este hongo crece y se reproduce con facilidad dentro de la estructura de un CD en las condiciones expuestas. Se caracteriza por formar largas cadenas de esporas viscosas e incoloras.
DVD-Video
Los discos DVD-Video requieren una unidad DVD con decodificador MPEG-1/MPEG-2 (por ejemplo, un reproductor DVD o una unidad DVD de computadora con software reproductor de DVD). Las películas DVD comerciales se codifican combinando vídeo codificado en MPEG-2 y audio MPEG, Dolby Digital, DTS o LPCM (normalmente, multicanal 5.1 para Dolby Digital y DTS, y 2.0 para audio MPEG y LPCM).
Para el vídeo, se suele utilizar el formato MPEG-2 con una resolución de 720 × 480 pixeles (para NTSC) y 720 × 576 (para PAL), usando una tasa de bits promedio de alrededor de 5 Mbps (en modo bitrate variable, que distribuye los bits disponibles de acuerdo a la complejidad de cada fotograma). La tasa máxima permitida es de 9'8 Mbit/s, que rara vez se utiliza por razones prácticas. La mayoría de las editoras de DVD comerciales suelen utilizar valores máximos de 7'8 a 8'5 Mbps. Es posible utilizar un modo especial llamado "16:9 anamórfico" que codifica una película panorámica utilizando toda la resolución disponible; de hecho la inmensa mayoría de películas en formato panorámico en DVD están codificadas de ésta forma, sin grabar las barras negras como si fuera parte de la imagen; aprovechándose así toda la resolución. Tan sólo se añade la barra negra necesaria para llenar la imagen hasta un formato 16:9 (en caso de películas con relación de imagen superior a 16:9, como las de formato 21:9 que suelen abundar en el cine actual)
Los datos de audio en una película DVD puede tener el formato Linear PCM, DTS, MPEG, o Dolby Digital (AC-3). En países que usan el estándar NTSC, cualquier película debería contener una pista de sonido en formato PCM o Dolby AC-3, y cualquier reproductor NTSC debe soportar ambos; todos los demás formatos son opcionales. Esto asegura que cualquier disco compatible con el estándar puede ser reproducido en cualquier reproductor compatible con el estándar. La vasta mayoría de lanzamientos NTSC comerciales utilizan audio AC-3.
Inicialmente, en países con el estándar PAL (la mayor parte de Europa) el sonido DVD era estándar en audio PCM y MPEG-2, pero aparentemente contra los deseos de Philips, bajo presión pública el 5 de diciembre de 1997, el DVD Forum aceptó la adición de Dolby AC-3 a los formatos opcionales en discos y a los formatos obligatorios en reproductores. La vasta mayoría de lanzamientos PAL comerciales utilizan ahora audio AC-3.
Los DVD pueden contener más de una pista de audio junto con el contenido de vídeo. En muchos casos, se encuentran pistas de sonido en más de un idioma (por ejemplo, el idioma original de la película y el idioma del país en el que se vende).
Con varios canales de audio en el DVD, el cableado requerido para llevar la señal a un amplificador o a una televisión puede ser, en ocasiones, algo frustrante. Muchos sistemas incluyen un conector digital opcional para esta tarea, que se conecta a una entrada similar en el amplificador. La señal elegida de audio se envía sobre la conexión, típicamente RCA o TOSLINK, en su formato original, para decodificarse por el equipo de audio. Al reproducir CD, la señal se envía en formato S/PDIF.
El vídeo es otro asunto que continúa presentando problemas. Los reproductores actuales normalmente sacan solamente vídeo analógico, el vídeo compuesto en un RCA y el S-Video en el conector estándar. Sin embargo, ninguno de estos conectores fue diseñado para usar vídeo progresivo, así que ha empezado a surgir otro conjunto de conectores en la forma de vídeo de componentes, que mantiene los tres componentes del vídeo, una señal de luminosidad y dos de diferencias de color, como se guarda en el mismo DVD, en cables completamente separados. El tema de los conectores es confuso ya que se utiliza un gran número de diferentes conectores físicos en diferentes modelos de reproductores, RCA o BNC (el típico conector usado con cable coaxial), cables VGA. No existe ninguna estandarización al respecto. En Europa, el sistema de conexión más extendido es la utilización de Euroconectores, que transportan una señal compuesta Y/C (S-Video), y/o señal de video analógica RGB entrelazada, así como dos canales de sonido analógico, todo ello en un único y cómodo cable. La señal analógica por componentes ofrece una calidad de video muy superior al S-Video, idéntica al video por componentes YPbPr sin problemas de conversión o de ruido. Sin embargo, las señales de RGB analógico y S-Video no se pueden transportar simultáneamente por el mismo cable debido a que ambas utilizan los mismos pines con propósitos diferentes, y normalmente es necesario configurar manualmente los conectores.
HDMI (High Definition Multimedia Interface)
Algunos reproductores más recientes disponen de una salida HDMI, que es una interfaz para habilitar la transmisión digital de video y audio sin compresión (LPCM o Bit Stream) con solamente un cable, mostrando una imagen vívida en un televisor que tenga entrada HDMI. Las resoluciones disponibles para el video son 480p,720p,768p ó 1080i.
Escalado de imagen
En la actualidad, los dispositivos visualizadores con entradas HDMI permiten disfrutar de resoluciones de hasta 1080p (conocida como HD Full) o a partir de 720p (conocida como HD Ready). Un DVD puede ser reproducido en la resolución de su fuente original (normalmente 576p)pero también puede ser escalado a resoluciones superiores, y para eso algunos de los reproductores actuales de DVD contienen chips dedicados a tal efecto. El resultado final depende de la calidad del escalado, pero en muchos casos las diferencias con respecto a la visión por video compuesto son abismales, permitiendo de esta manera acercarse a la Alta Definición.
Los DVD-Video también pueden incluir una o más pistas de subtítulos en diversos idiomas, incluyendo aquellas creadas para personas con deficiencias auditivas parciales o totales. Los subtítulos son almacenados como imágenes de mapa de bits con fondo transparente, sobreimpresas al vídeo durante la reproducción. Están contenidos en el archivo VOB del DVD, y restringidos a usar sólo cuatro colores (incluyendo la transparencia) y por ende suelen lucir mucho menos estilizados que los grabados en la película.
Los DVD-Video pueden contener capítulos para facilitar la navegación, pudiéndose acceder a ellos sin necesidad de pasar previamente por todas las escenas anteriores. Y, si el espacio lo permite, pueden contener distintas versiones de una misma escena llamadas ángulos. Esto se utiliza en ocasiones en una escena en la que aparece un texto escrito para que el texto pueda verse en diferentes idiomas sin tener que recurrir a los subtítulos.
Una de las mayores ventajas de los DVD-Video es que su gran capacidad permite incluir una amplia gama de extras además de la película, como por ejemplo documentales sobre el rodaje, entrevistas, pistas de audio con comentarios sobre la película que se sincronizan con ella, material descartado...
Almacenamiento Lógico
Los archivos de un DVD-Vídeo son:
AUDIO_TS: se usa para el sonido del DVD.
VIDEO_TS: se usa para almacenar la información de video.
VOBs (Video Objects): contiene varias cadenas multiplexadas todas juntas: video, audio y subtítulos. Cada archivo VOB no puede superar el gigabyte de tamaño, así que si una trascodificacion de un video a VOB hace que supere este tamaño se crea un nuevo archivo que pertenece a la misma pelicula. Estos archivos se van numerando, por ejemplo, en el video numero uno de un DVD se llamaría así trascodificado; VTS_01_0 y por cada parte más el ultimo numero aumentaria (VTS_01_1, VTS_01_2, VTS_01_3,etc.)
IFOs – Información: los archivos IFO dan al reproductor información importante para la navegación en el DVD, como dónde empiezan los capítulos, dónde se localiza una cadena de audio o subtítulos, etc. Estos archivos no están cifrados.
BUPs – BackUP: son copias de seguridad de los archivos IFO.
Restricciones
El DVD-Video dispone actualmente de cuatro sistemas diseñados para restringir su uso: Macrovision (que impide la duplicación de la película), Content Scrambling System (CSS), los códigos de región y la inhabilitación de las operaciones de usuario.
Códigos de región
Cada disco de DVD contiene uno o más códigos de región, los cuales denotan el lugar o las áreas del mundo a la que cada distribución está dirigida. En ocasiones, los códigos de región son llamados "Zonas". Las especificaciones de cada equipo reproductor indican qué zona pueden reproducir.
En teoría, esto permite que los estudios cinematográficos controlen varios aspectos del lanzamiento del DVD, los cuales incluyen el contenido, la fecha y el precio, basados en la adquisición por regiones. En la práctica, varios reproductores de DVD permiten reproducir cualquier disco, o pueden ser modificados para dicho propósito. Distinto al cifrado de datos, los códigos de región permiten el bloqueo regional, que fue originado en la industria de los videojuegos.
La región europea (Región 2) puede tener 4 subcódigos: "D1" hasta "D4". "D1" identifica un lanzamiento únicamente de Inglaterra. "D2" y "D3" identifican a los DVD europeos que no son vendidos en Reino Unido o Irlanda. "D4" identifica los DVD que son distribuidos a través de Europa.
Combinaciones más usadas:
1/4 Se puede leer en toda América (si se agrega la región 3 verdaderamente se podrá leer dicho DVD en cualquier lugar de América ya que se agrega a Guyana Francesa).
2/5 Se puede leer en toda África y Europa.
2/3/5/6 Se puede leer en toda Asia.
3/4 Se puede leer en toda Oceanía.
Un disco marcado como "Región 0" (codificado como Región 1/2/3/4/5/6) significa que puede ser reproducido en cualquier lugar del mundo. Este término también describe los reproductores de DVD que son modificados para incorporar las regiones de la 1 a la 6 simultáneamente, proveyendo así, compatibilidad con virtualmente cualquier disco, cualesquiera que sean sus regiones. Esta solución, en apariencia, fue popular en los primeros días del formato DVD, pero los estudios cinematográficos respondieron rápidamente, ajustando los discos para rechazar la reproducción en dichos aparatos. Este sistema es conocido como Regional Coding Enhancement o RCE.
Hoy en día, muchos reproductores "multi-región" logran desbloquear el "bloqueo regional" y el RCE, por medio de la identificación y selección de la región compatible por el DVD o permitiendo al usuario seleccionar una región en particular. Otros simplemente se saltan el chequeo de la región por completo. Algunos manufacturadores de reproductores de DVD ahora proveen información libremente sobre cómo deshabilitar el bloqueo regional y, en algunos modelos recientes, aparece que ha sido deshabilitado por defecto.
Esta práctica, para muchas personas, es una violación a los acuerdos comerciales de la Organización Mundial del Comercio, aunque no hay leyes que hayan sido definidas en esta área.
Etiquetado
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Antecesores del DVD
CD-Rom
VHS
Beta
Sucesores del DVD
HD DVD
Blu-Ray
Véase también
CED
Disco óptico
CD-ROM
Historia de los medios de almacenamiento óptico
Blu-ray
Colecciones de DVD
Cinema de Merde Revisión y ensayo de películas de baja calidad
Crítica e información de DVD en Cheap-DVD-Advisor.com
organizador para aficionados de DVD
Estrenos en DVD en IGN
DVD Crítica y análisis en The DVD Insider
Noticias, crítica y recursos sobre DVD en DVD Answers
educación sobre DVD en DVD Digital Media Centre
Catalogo Completo
DVD información en DealsPlusCoupon.com
Blu-ray
Blu-ray (también conocido como Blu-ray Disc,BD o Rayazul) es un formato de disco óptico de nueva generación de 12 cm de diámetro (igual que el CD y el DVD) para vídeo de alta definición y almacenamiento de datos de alta densidad.
Generalidades
El uso del láser azul para escritura y lectura permite almacenar más cantidad de información por área que los discos DVD, debido a que el láser azul tiene una menor longitud de onda que los láseres usados para almacenar en discos DVD.
Su capacidad de almacenamiento llega a 50 gigabytes a doble capa, y a 25 GB a una capa. El Blu-ray de 400 GB a 16 capas ya fue patentado y se espera que salga al mercado en el 2010, así como se tiene pensado patentar un Blu-Ray de 1 terabyte para 2011 o 2012. La consola de videojuegos PlayStation 3 puede leer discos de hasta doble capa y se ha confirmado que está lista para recibir el disco de 16 capas.[2] [3] [4]
Este formato se impuso a su competidor, el HD DVD, en la guerra de formatos iniciada para cambiar el estándar DVD, como en su día ocurrió entre el VHS y el Betamax, o el fonógrafo y el gramófono. Aunque otros apuntan que el sucesor del DVD no será un disco óptico sino la tarjeta de memoria. Siendo el competidor más duro que tiene el Blu-ray. El limite de capacidad en las tarjetas de formato SD/MMC está ya en 128 GB en modo LBA (28-bit sector address), teniendo la ventaja de ser regrabables al menos durante 5 años.
En febrero de 2008, después de la caída de muchos apoyos al HD-DVD, Toshiba decidió abandonar la fabricación de reproductores y las investigaciones para mejorar su formato.[5] [6] [
Funcionamiento
El disco Blu-ray hace uso de un rayo láser de color azul con una longitud de onda de 405 nanómetros, a diferencia del láser rojo utilizado en lectores de DVD, éste con una longitud de onda de 650 nanómetros. Ésto, junto con otros avances tecnológicos, permite almacenar sustancialmente más información que el DVD en un disco de las mismas dimensiones y aspecto externo.[10] Blu-ray obtiene su nombre del color azul del rayo láser (blue ray quiere decir "rayo azul"). La letra "e" de la palabra original "blue" fue eliminada debido a que, en algunos países, no se puede registrar para un nombre comercial una palabra común.[Fue desarrollado en conjunto por un grupo de compañías tecnológicas llamado Blu-Ray Disc Association (BDA), liderado por Sony y Philips, y formado por:
Estudios en exclusiva:[Sony Pictures Entertaiment (Columbia Pictures y Tristar Pictures, entre otros).
Buena Vista (Walt Disney Pictures, Touchstone Pictures, Hollywood Pictures y Miramax, entre otros).
20th Century Fox (incluye el catálogo de Metro-Goldwyn-Mayer y United Artists).
Lions Gate Films.
Warner Bros. Pictures.
New Line Cinema.
Estudios colaboradores:[11]
Studio Canal.
Paramount Pictures (sólo para los filmes dirigidos por Steven Spielberg).
Filmax (sólo en España).
Mar Studio (sólo en España).
El DVD ofreció en su momento una alta calidad, ya que era capaz de dar una resolución de 720x480 (NTSC) o 720x576 (PAL), lo que es ampliamente superado por la capacidad de alta definición ofrecida por el Blu-ray, que es de 1920x1080 (1080p). Este último es el formato utilizado por los estudios para archivar sus producciones, que anteriormente se convertía al formato que se quisiese exportar. Esto ya no será necesario, con lo que la industria del cine no tendrá que gastar esfuerzo y tiempo en el cambio de resolución de películas a Blu-ray, lo que abaratará sus costos.[12] [5] [13]
Capacidad de almacenaje y velocidad
Una capa de disco Blu-ray puede contener alrededor de 25 GB o cerca de 6 horas de vídeo de alta definición más audio; está en el mercado el disco de doble capa, que puede contener aproximadamente 50 GB. La velocidad de transferencia de datos es de 36 Mbit/s (54 Mbps para BD-ROM), pero ya están en desarrollo prototipos a velocidad de transferencia 2x (el doble, 72 Mbit por segundo). Ya está disponible el BD-RE (formato reescribible) estándar, así como los formatos BD-R (grabable) y el BD-ROM, como parte de la versión 2.0 de las especificaciones del Blu-rey. El 19 de mayo de 2005, TDK anunció un prototipo de disco Blu-ray de cuatro capas de 100 GB. El 3 de octubre de 2007, Hitachi anunció que había desarrollado un prototipo de BD-ROM de 100 GB que, a diferencia de la versión de TDK y Panasonic, era compatible con los lectores disponibles en el mercado y solo requerían una actualización de firmware. Hitachi también comentó que está desarrollando una versión de 200GB. Pero el reciente avance de Pioneer le permitió crear un disco blu-ray de 20 capas con una capacidad total de 500 GB, aunque no sería compatible con las unidades lectoras ya disponibles en el mercado, como haría Hitachi.
Tecnología
Un disco Blu-ray en su forma original, dentro de una carcasa protectora.
El tamaño del "punto" mínimo en el que un láser puede ser enfocado está limitado por la difracción, y depende de la longitud de onda del haz de luz y de la apertura numérica de la lente utilizada para enfocarlo. En el caso del láser azul-violeta utilizado en los discos Blu-ray, la longitud de onda es menor con respecto a tecnologías anteriores, aumentando por lo tanto la apertura numérica (0,85, comparado con 0,6 para DVD). Con ello, y gracias a un sistema de lentes duales y a una cubierta protectora más delgada, el rayo láser puede enfocar de forma mucho más precisa en la superficie del disco. Dicho de otra forma, los puntos de información legibles en el disco son mucho más pequeños y, por tanto, el mismo espacio puede contener mucha más información. Por último, además de las mejoras en la tecnología óptica, los discos Blu-Ray incorporan un sistema mejorado de codificación de datos que permite empaquetar aún más información.
El DVD tenía dos problemas que se intentaron resolver con la tecnología Blu-Ray; por ello la estructura es distinta. En primer lugar, para la lectura en el DVD el láser debe atravesar la capa de policarbonato de 0,6 mm en la que el láser se puede difractar en dos haces de luz. Si esta difracción es alta, por ejemplo si estuviera rayado, impide la lectura del disco. En el Blu-ray, al tener una capa de sólo 0,1 mm se evita este problema, ya que tiene menos recorrido hasta la capa de datos; además, esta capa es resistente a rayaduras. En segundo lugar, si el disco estuviera inclinado, en el caso del DVD, por igual motivo que el anterior problema, la distorsión del rayo láser haría que leyese en una posición equivocada, dando lugar a errores. Gracias a la cercanía de la lente y la rápida convergencia del láser, la distorsión es inferior, pudiéndose evitar el error de lectura.
Otra característica importante de los discos Blu-ray es su resistencia a las rayaduras y la suciedad. La fina separación entre la capa de lectura y la superficie del disco hacía los discos Blu-ray más propensos a las rayaduras y suciedad que un DVD normal. Es por ello que se pensó primero en comercializarlos en una especie de carcasa o Caddy. La idea fue desechada gracias a la elaboración por parte de TDK de un sustrato protector llamado Durabis, que no solo compensa la fragilidad del Blu-ray sino que le otorga una protección extra contra las rayadura[][].[][] []Existen también discos DVD con esta protección, pero no es tan necesaria como lo es en un Blu-ray, debido al mayor espesor de la capa que separa los datos de la superficie del disco, 0.6 mm en comparación con los 0.1 mm del Blu-ray.
Códigos de región
Cada disco de Blu-Ray contiene uno o más códigos de región, los cuales denotan el lugar o las áreas del mundo a la que cada distribución está dirigida. En ocasiones, los códigos de región son llamados "Zonas". Las especificaciones de cada equipo reproductor indican qué zona pueden reproducir.
En teoría, esto permite que los estudios cinematográficos controlen varios aspectos del lanzamiento del Blu-Ray, los cuales incluyen el contenido, la fecha y el precio, basados en la adquisición por regiones. En la práctica, varios reproductores de Blu-Ray permiten reproducir cualquier disco, o pueden ser modificados para dicho propósito. Distinto al cifrado de datos, los códigos de región permiten el bloqueo regional, que fue originado en la industria de los videojuegos.
Hoy en día, muchos reproductores "multi-región" logran desbloquear el "bloqueo regional" y el RCE, por medio de la identificación y selección de la región compatible por el Blu-Ray o permitiendo al usuario seleccionar una región en particular. Otros simplemente se saltan el chequeo de la región por completo. Algunos manufacturadores de reproductores de Blu-Ray ahora proveen información libremente sobre cómo deshabilitar el bloqueo regional y, en algunos modelos recientes, aparece que ha sido deshabilitado por defecto.
Esta práctica, para muchas personas, es una violación a los acuerdos comerciales de la Organización Mundial del Comercio, aunque no hay leyes que hayan sido definidas en esta área.
Códecs & BD-J
El Blu-ray soporta los mismos sistemas de archivo que sus predecesores, como el UDF y el ISO 9660. Gracias a su capacidad de almacenamiento, el vídeo es de alta definición y audio de hasta 8 canales. Soporta los formatos de compresión MPEG-2, MPEG-4 y VC-1. Los formatos MPEG-4 AVC Y SMPTE VC-1 implementan algoritmos de compresión más avanzados que permiten ofrecer gran calidad (a un nivel similar).
El formato MPEG-2 se mantiene por retrocompatibilidad; es casi obsoleto (comparado con los otros) pero aún así se ha utilizado para codificar la mayor parte de las primeras películas que han salido en formato Blu-Ray. Esto es debido a que el MPEG-4 AVC tiene altos requerimientos, consumo de recursos y alto tiempo de codificación.
El SMPTE VC-1 pertenece a un consorcio de compañías dominado por Microsoft. Esto hace que el grado de implantación del códec sea desigual, favoreciendo al HD DVD. A pesar de esto, Microsoft ha hecho un esfuerzo notable realizando seminarios para las compañías del sector, lo que ha aumentado la aceptación del VC-1.
Es novedosa la inclusión de la plataforma Java en el estándar de las películas grabadas en Blu-ray. Esta plataforma, que ha recibido el nombre de BD-J (Blu-ray Disc Java), permite más libertad a los desarrolladores para incluir contenidos en la película. No es sólo la capacidad de desplegar un menú en cualquier momento de la reproducción, o la posibilidad de incrustar aplicaciones en el disco. También se proyecta la posibilidad de descargar contenidos adicionales desde Internet al disco. Por ejemplo, subtítulos en determinados idiomas, contenidos especiales, escenas cortadas, entre otros. Por otro lado, hay detractores que dicen que es innecesariamente complejo y las regalías por su uso son excesivos.
Los códecs de compresión de audio soportados por Blu-ray son LPCM (sin compresión), DTS, Dolby Digital, Dolby True HD y DTS-HD Master Audio (hay más pero éstos son los principales). Los tres primeros se mantienen por retrocompatibilidad respecto al DVD al igual que los de vídeo. Los dos últimos representan una gran mejora, ya que permiten la compresión sin pérdidas (en la siguiente tabla pueden ver cómo mantienen la misma frecuencia de muestreo con una alta tasa de transferencia).
Diferencias entre el Blu-Ray, el HD DVD, el HD-VMD y el DVD
Protecciones anticopia
Los sistemas Blu-ray incorporan cinco sistemas anticopia: AACS, BD+ y Rom Mark, SPDG e ICT.
El AACS es una mejora respecto al CSS del DVD. Su principal función es el control de la distribución de contenidos. Una de las consecuencias del AACS la de crear una lista negra de grabadores. Este sistema permite dar una clave para cada modelo de grabador. Esto facilita el seguimiento de qué claves son descifradas y qué grabadores permiten la copia de blu rays, la consecuencia sería revocar la clave y no incluirla en siguientes blu-rays garantizando la incompatibilidad con el grabador. Esta posibilidad ha despertado gran controversia, ya que si se lleva a cabo, usuarios que nunca le dieron un uso ilegal verían como su grabador queda inutilizado. Por ahora han anunciado que sólo se centrarán en reproductores industriales, que sean usados para la copia masiva. El sistema, en teoría, podría permitir incluso suministrar a cada reproductor individual un conjunto de claves con lo que se podría revocar las claves para dicho sistema impidiendo la reproducción sólo en él.
En un principio, la Asociación de Discos Blu-Ray decidió incorporar la restrictiva copia gestionada (MC). Inmediatamente, las compañías informáticas involucradas protestaron debido a su alta restricción. Al final decidieron que el control de distribución de contenidos sería copia gestionada obligatoria (MMC), usada en el HD DVD y que permite al menos una copia de un disco para enviarla a otros dispositivos. En esta decisión, influyó el hecho de que HD DVD lo hubiese adoptado ya que el usuario podría decantarse por un sistema menos restrictivo en este aspecto.
Los discos Blu-ray tienen en su estándar un sistema anticopia exclusivo denominado BD+. Este sistema permite cambiar dinámicamente las claves para la protección criptográfica de los BD originales. Si una de estas claves es descubierta, los fabricantes no tienen más que cambiar la clave, de forma que las nuevas unidades del producto no puedan ser pirateadas con dicha clave descubierta. A petición de HP, se añadió la posibilidad de que un usuario pueda comprar dichas claves para realizar un número limitado de copias del disco que ha comprado, quitando derechos de copia a los usuarios que utilizan este formato. El BD+ puede comprobar también si el hardware ha sido modificado e impedir la reproducción.
También se ha acordado que los BD lleven una marca de agua digital. Bajo el nombre de ROM-Mark, esta tecnología estará presente en todos los discos originales y requiere un componente especial de hardware licenciado en grabadores específicos para poder insertar la marca de agua durante la copia. Todos los lectores de Blu ray deben buscar esa marca. De esta manera, la BDA pretende frenar la copia masiva de Blu-ray.
Otra incorporación es el SPDG que es un pequeño programa que se incluirá en los reproductores. Tiene un comportamiento similar al de un sistema operativo y evitará que los grabadores puedan grabar las películas que estén siendo visionadas. Esta también tiene su polémica, no sólo por el extremismo de la política anticopia, sino porque puede suponer una grave vulnerabilidad ya que los sistemas operativos son sensibles ante virus informáticos.
Por último 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 vídeo 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.
Compatibilidad con anteriores tecnologías
La BDA aconseja que los reproductores de BR también reproduzcan DVD, para que sean compatibles con la anterior definición. Hoy se pueden encontrar reproductores híbridos de CD, DVD, HD-DVD y Blu-ray.
JVC (Victor Company of Japan) está desarrollando un combo DVD/BD de tres capas que permitiría tener en el mismo disco el estándar DVD y el BD. De esta forma se podría comprar una película que se puede ver en los reproductores de DVD actuales y, además, tener alta definición si se introduce en un reproductor Blu-ray. Dos de las capas corresponderían a un DVD de doble capa (8,6 GB) y la tercera capa correspondería al Blu-ray.
A pesar de lo anterior, sí que hay cierta incompatibilidad insalvable, de momento. Dicho problema proviene de las cadenas de montaje. Los fabricantes se han visto obligados a realizar una gran inversión en sus máquinas para poder comenzar a crear discos Blu-ray. Esto es debido a la gran diferencia de tecnología entre el Blu-ray y el DVD, sobre todo a la capa especial de protección de los primeros. Se tarda 5 segundos en producir un Blu-ray.
Existe la posibilidad de crear Blu ray híbridos. Aquellos que tengan dos capas dedicando una a ser de tipo DVD. Al principio los estudios asociados a Blu ray decidieron que no sacarían títulos en esta modalidad. Pero el competidor HD DVD sí sacó títulos con esta posibilidad, lo que permite ir comprando películas a los usuarios para ver en su reproductor de DVD y más tarde en su reproductor de HD DVD. Los estudios Blu-Ray se retractaron, y desde finales del 2006 ya existen lanzamientos en esta modalidad.
HD Ready, Full-HD y HDMI
Este apartado trata de remarcar la diferencia entre compatibilidad y adaptación y cómo sacar el máximo partido a la alta definición con Blu-ray. Se dice por compatibilidad cualquier televisor que permita reproducir el contenido de discos Blu-ray. Esta se logra con dispositivos que lleven el logotipo HD Ready o 1080i, lo cual no quiere decir que se le saque el máximo partido a la alta definición puesto que sólo garantiza que la resolución mínima sea de 720 líneas en panorámico (1280x720) con búsqueda progresiva (si es en modo escalado garantiza 1920x1080). Si lo que queremos es alta definición con una resolución de 1920x1080 en modo progresivo deberán encontrarse aquellos dispositivos marcados bajo el logotipo de Full-HD o 1080p.
La adaptación significa una conversión que implica una pérdida en la señal de audio y/o vídeo. En esta última entra el HDMI, un conector que permite el envío de la señal nativa de alta definición (1920x1080, 24fps y búsqueda progresiva) para garantizar la máxima fluidez y calidad de las escenas. Cualquier otra conexión, ya sea analógica o digital tendrá que adaptarse con las lógicas consecuencias. Aún disponiendo de conector HDMI, es aconsejable buscar aquellos dispositivos que lleven la versión 1.3, ya que es la única que de momento admite todos los formatos de audio y vídeo y duplica la tasa de transferencia respecto a su versión 1.2. Cualquier conector y medio que se utilice para conectar el reproductor con el dispositivo de visionado deberá ser compatible con HDCP (HDMI lo es) so pena de que convertirá la señal antes de su salida a calidad DVD.
Como se puede observar aquellos que se decidan por la alta definición deben buscar reproductores con conectores HDMI 1.3 y dispositivos con Full-HD.
Se puede observar cómo la tecnología del Blu-ray permite una mayor tasa de transferencia para el vídeo. Esta diferencia no ha sido aprovechada en muchos casos debido a varios factores. En primer lugar la tasa es variable y depende de la compañía elegir cuál va usar, no necesariamente la máxima. Segundo, la tasa puede tener otras utilidades aparte de la transmisión del vídeo. Último, influye el códec utilizado, las compañías Blu ray utilizaron en sus primeros lanzamientos el MPEG-2 lo que hizo que no solo la calidad sea inferior a lo esperado en una reproducción de alta definición, sino que estaba por debajo de su competidor el HD DVD que desde el principio codificó principalmente en VC-1.
La tasa de transferencia para audio también es más alta en Blu-ray que en HD DVD.
En la tabla no se puede apreciar, pero para entender las diferencias entre el Blu-ray y HD DVD hay que darse cuenta de que mientras que la primera es una nueva tecnología que busca el aumento de prestaciones, el segundo quiere mejorar el soporte DVD sin aumentar considerablemente los costes. El HD DVD por tanto tiene a su favor que bastaron unas pocas modificaciones en los equipos de producción de DVD mientras que en Blu-ray ha sido necesaria la instalación de nuevos y caros equipos de producción.
En los precios el Blu-ray tiene mucho que perder ya que los costes son más altos, lo que se refleja por ejemplo en los lectores. Los lectores HD DVD cuestan en torno a la mitad que los Blu-ray, aunque ya en el 2007 esta diferencia bajó. Por el contrario las películas tienen un coste similar.
En cuanto a los títulos híbridos (DVD y alta definición) parece mejor el sistema Blu-ray que permite asignar cada formato a una capa sin cambiar de cara. En HD DVD se asigna por caras con lo que se hace necesario cambiarlo. Además el soporte híbrido esta limitado a dos formatos (dos caras) mientras que en Blu ray se pueden tantos como capas haya (aunque por ahora no tiene sentido añadir otros formatos existe la posibilidad de hacerlo en el futuro).
Existe un tercer formato, el HD-VMD que también debe ser nombrado ya que también está enfocado a ofrecer la alta definición. Su principal desventaja es que no cuenta con el apoyo de las grandes compañías y que es el gran desconocido. Por eso su principal apuesta es ofrecer lo mismo que las otras tecnologías a un precio más asequible, por ello parte de la tecnología del DVD (láser rojo). En un futuro, cuando la tecnología sobre el láser azul sea fiable y barata, tienen previsto adaptarse a esta.
HD DVD
HD DVD (High Density Digital Versatile Disc) traducido al español (Disco Versátil Digital 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 acabó por sucumbir 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.
Descripción
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 20 y 32 GB, respectivamente, para una o dos capas. La velocidad de transferencia del dispositivo se estima en 36,5 Mbps.
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 anti-copia, 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 menus 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.
El HD DVD realiza su incursión en el mundo de los videojuegos tras el anuncio de Microsoft de la comercialización de un extensor para HD DVD para su popular consola Xbox 360.
Historia
El 19 de noviembre de 2003, los miembros de DVD Forum decidieron, con unos resultados de ocho contra seis votos, que el HD DVD sería el sucesor del DVD para la HDTV. En aquella reunión, se renombró el, hasta aquel entonces, "Advanced Optical Disc". El soporte Blu-ray Disc que es de mayor capacidad, fue desarrollado fuera del seno del DVD Forum y nunca fue sometido a votación por el mismo.[cita requerida]
La especificación actual para el HD DVD y el HD DVD-RW se encuentra en su versión 1.0. La especificación para el HD DVD-R se encuentra en la versión 0.9.
El 19 de febrero de 2008, Toshiba, en rueda de prensa, anunció el final de la fabricación y distribución del HD DVD, dando al Blu-ray la victoria en la llamada "Guerra de los Formatos".[]
Compatibilidad con anteriores tecnologías
Ya existen lectores híbridos capaces de leer y escribir CD, DVD y HD DVD. También se ha conseguido desarrollar un disco híbrido de DVD y HD DVD, de forma que se podría comprar una película que se puede ver en los reproductores de DVD actuales y, además, tener alta definición si se introduce en un reproductor de HD DVD. Sin embargo, dichos discos necesitan de doble cara (por un lado DVD de doble capa y por el otro HD DVD de una sola capa), debido a que la capa de datos es la misma en ambos formatos. Se ha conseguido un disco híbrido de una sola cara con una capa de DVD y otra capa de HD DVD.
Empresas que apoyaban HD DVD
Entre las empresas de electrónica e informática que apoyaron el HD DVD se encontraban Canon Inc., Digital Theater Systems, Hitachi Maxell Ltd., Intel, Kenwood Corporation, Microsoft, Mitsubishi Kagaku Media Co., Ltd., NEC Corporation, Onkyo Corporation, Sanyo Electric Co., Ltd., Teac Corporation.
Entre los estudios de cine que respaldaban al HD DVD encontramos Universal Studios, Paramount Home Entertainment, Dreamworks, The Weinstein Company, Image Entertainment, Magnolia Pictures, Brentwood Home Video, Ryko, Koch/Goldhil Entertainment. Cabe señalar que Warner Bros. aunque apoyaba inicialmente al HD DVD, ha anunciado que dejará de producir películas en este formato, y así, apoyará solamente al Blu-Ray.
Actualmente el HD DVD está discontinuado, pues Toshiba Corporation acepto la derrota contra el otro soporte: el Blu-ray. Estas son las palabras que comentó el presidente de Toshiba corporation:Atsutoshi Nishida: “Hemos valorado el impacto a largo plazo de continuar con la Guerra de Formatos de Nueva Generación, y hemos concluido que una decisión rápida será lo mejor para el desarrollo del mercado”. Esta situación para el HD DVD es muy mala porque ahora no se promocionarán, fabricarán ni comercializarán más reproductores o grabadores en formato HD DVD. El presidente de Toshiba terminó diciendo estas palabras: “Estamos muy decepcionados por la empresa y por los consumidores”
Diferencias entre el HD DVD, el HD-VMD, el Blu-Ray y el DVD
Descifrado de la seguridad AACS de los discos HD DVD
Artículo principal: Controversia por la clave cifrado AACS
Recientemente se ha descubierto una clave que permite quitar la protección AACS de los discos HD DVD y Blu-ray [1] y reproducir el medio en cualquier sistema operativo, como puede ser el sistema operativo Linux, y en un reproductor no necesariamente considerado como permitido.
El reclamo de la AACES Licensing Authority contra varios sitios de Internet exigiendo la remoción de la clave de los sitios donde se hallaba publicada, aduciendo violación de la DMCA, generó una gran polémica que afectó particularmente al sitio de noticias Digg.
HVD
El Disco Holográfico Versátil (Holographic Versatile Disc, HVD) es una moderna tecnología de discos ópticos que, por ahora, (2009) aún está en fase de investigación. Esta tecnología aumentaría la capacidad de almacenamiento por encima de los sistemas ópticos Blu-ray y HD DVD. Se emplea una técnica conocida como holografía colinear en la cual dos lásers, uno rojo y otro verde-azul se coliman en un único haz. El láser verde-azul lee los datos codificados como crestas de interferencias en una capa holográfica cerca de la superficie del disco, mientras que el láser rojo se utiliza para leer información para el servomecanismo de una capa tradicional de CD de aluminio situada debajo, la cual se usa para controlar la posición de la cabeza de lectura sobre el disco, de forma similar a la información de cabeza, pista y sector utilizada en un disco duro convencional (en un CD o DVD esta información está intercalada entre los datos). Se emplea una capa de espejo dicroico entre las dos capas anteriores para permitir el paso del láser rojo y reflejar el láser verde-azul, lo cual impide que se produzcan interferencias debidas a la refracción de este haz en los huecos de la capa inferior, técnica que supone un avance con otras técnicas de almacenamiento holográfico que o bien sufrían de demasiadas interferencias o simplemente carecían por completo de información servomecánica lo cual las hacía incompatibles con la tecnología actual de CD y DVD.
Los discos HVD tienen una capacidad de hasta 3,9 terabytes (TB) de información (aproximadamente ochenta veces la capacidad de un disco Blu-ray) con una tasa de transferencia de 1 Gbit/s.
1. Láser de escritura/lectura verde (532nm)2. Láser de posicionamiento y direccionamiento rojo (650nm)3. Holograma (datos)4. Capa de policarbonato5. Capa fotopolimérica (la capa que contiene los datos)6. Capas de distancia7. Capa dicroica (luz verde reflectante)8. Capa reflectiva de aluminio (luz roja reflectante)9. Base transparenteP. PIT
La HVD Alliance
La HVD Alliance es un grupo de compañías que se han unido en un foro de pruebas y discusión técnica de todos los aspectos del diseño y producción de HVD con la esperanza de acelerar el desarrollo.
Esta alianza formada originalmente por seis compañías en Yokohama, Japón el 2 de febrero de 2005
En la actualidad (Febrero de 2006) los miembros son:
Alps Electric Corporation, Ltd.
CMC Magnetics Corporation
Dainippon Ink and Chemicals, Inc. (DIC)
EMTEC International (subsidiary of the MPO Group)
Fuji Photo Film Company, Ltd.
Konica Minolta Holdings, Inc.
LiteOn Technology Corporation
Moser Baer, (India)
Mitsubishi Kagaku Media Company, Ltd. (MKM)
Nippon Kayaku Co., Ltd.
Nippon Paint Company, Ltd.
Optware Corporation
Pulstec Industrial Company, Ltd.
Shibaura Mechatronics Corporation
Software Architects, Inc.
Suruga Seiki Company, Ltd.
Targray Technology International, Inc.
Teijin Chemicals, Ltd.
Toagosei Company, Ltd.
Tokiwa Optical Corporation
No se ha concretado pero recientemente Nintendo hizo una patente de estos discos junto a la compañía inPhase technologies
Contexto
Todos los libros de una de las bibliotecas más grandes del mundo, la Biblioteca del Congreso de Estados Unidos, vendrían a ocupar unos 20 Terabytes de texto. Sin contar con las imágenes, todo esta información se podría almacenar en poco más de seis de estos discos.
El artículo hace notar que la tasa transferencia es, en promedio, de 1 gigabit/segundo, o sea 0.125 gigabytes por octavo de segundo o 128 megabytes/0.128 segundos. En comparación, una unidad CD-ROM 56x transifere como máximo a 8.4 megabytes/segundo y los DVD 16x transfieren a 22 Megabytes/segundo.
"A finales de 2001, los discos más rápidos eran capaces de mantener una latencia promedio de tres milisegundos, un tiempo promedio de búsqueda entre 4 y 7 milisegundos y tasas máximas de transferencias de alrededor de 50-60MB/s para discos EIDE y SCSI, respectivamente. Los discos HVD podrían transferir la información hasta dos veces más rápido que los discos duros más modernos."
A esta velocidad, una película muy comprimida (600 MB) podría ser transferida en 4.7 segundos. La capacidad completa del disco se podría transmitir en 8 horas y 40 minutos, lo que equivaldría a 820 películas en DVD.
Memoria USB
Una memoria USB (de Universal Serial Bus; en inglés pendrive, USB flash drive) es un pequeño dispositivo de almacenamiento que utiliza memoria flash para guardar la información que puede requerir y no necesita baterías (pilas). La batería era necesaria en los primeros modelos, pero los más actuales ya no la necesitan. Estas memorias son resistentes a los rasguños (externos) al polvo, y algunos al agua –que han afectado a las formas previas de almacenamiento portátil-, como los disquetes, discos compactos y los DVD. En España son conocidas popularmente como pinchos o lápices.
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 y hasta 256 GB; siendo impráctico a los 64gb por su elevado costo. Esto supone, como mínimo, el equivalente a 180 CD de 700MB o 91.000 disquetes de 1.44 MB aproximadamente. Su gran popularidad le ha supuesto infinidad de denominaciones populares relacionadas con su pequeño tamaño y las diversas formas de presentación, sin que ninguna haya podido destacar entre todas ellas. El calificativo USB o el propio contexto permite identificar fácilmente el dispositivo informático al que se refieren.
Los sistemas operativos actuales pueden leer y escribir en las memorias sin más que enchufarlas a un conector USB del equipo encendido, recibiendo la energía de alimentación a través del propio conector que cuenta con 5 voltios. En equipos algo antiguos (como por ejemplo los equipados con Windows 98) se necesita instalar un controlador de dispositivo (driver) proporcionado por el fabricante. Linux también tiene soporte para dispositivos de almacenamiento USB desde el kernel 2.4.
Historia
Corría el año 1996 cuando las empresas Digital Equipment Corporation, NEC, Compaq, Intel, Northern Telecom, Microsoft e IBM decidieron unir sus esfuerzos para crear el Universal Serial Bus o USB.
Las primeras unidades flash fueron fabricadas por M-Systems bajo la marca "Disgo" en tamaños de 8 MB, 16 MB, 32 MB y 64 MB. Estos fueron promocionados como los "verdaderos reemplazos del disquete", y su diseño continuó hasta los 256 MB. Los fabricantes asiáticos pronto fabricaron sus propias unidades más baratas que las de la serie Disgo.
Las modernas unidades flash (2009) poseen conectividad USB 2.0 y almacenan hasta 256 GB de memoria (lo cual es 1024 veces mayor al diseño de M-Systems).
Utilidades
Las memorias USB son pequeñas y ligeras. Son comunes entre personas que transportan datos entre la casa y el lugar de trabajo. Teóricamente pueden retener los datos durante unos 20 años y escribirse hasta un millón de veces.
Aunque inicialmente fueron concebidas para guardar datos y documentos, es habitual encontrar en las memorias USB programas o archivos de cualquier otro tipo debido a que se comportan como cualquier otro sistema de archivos.
Los nuevos dispositivos U3 para Microsoft Windows integran un menú de aplicaciones, semejante al propio menú de "Inicio", que permiten organizar archivos de imágenes, música, etc. Para memorias de otros fabricantes también existen colecciones basadas en software libre como es el caso de PortableApps.com.
La disponibilidad de memorias USB a costos reducidos ha provocado que sean muy utilizadas con objetivos promocionales o de marketing, especialmente en ámbitos relacionados con la industria de la computación (por ejemplo, en eventos tecnológicos). A menudo se distribuyen de forma gratuita, se venden por debajo del precio de coste o se incluyen como obsequio al adquirir otro producto.
Habitualmente, estos dispositivos se personalizan grabando en la superficie de la memoria USB el logo de la compañía, como una forma de incrementar la visibilidad de la marca. La memoria USB puede no incluir datos o llevar información precargada (gráficos, documentación, enlaces web, animaciones Flash u otros archivos multimedia, aplicaciones gratuitas o demos). Algunas memorias con precarga de datos son de sólo lectura; otras están configuradas con dos particiones, una de sólo lectura y otra en que es posible incluir y borrar datos. Las memorias USB con dos particiones son más caras.
Las memorias USB pueden ser configuradas con la función de autoarranque (autorun) para Microsoft Windows, con la que al insertar el dispositivo arranca de forma automática un archivo específico . Para activar la función autorun es necesario guardar un archivo llamado autorun.inf con el script apropiado en el directorio raíz del dispositivo.[1] La función autorun no funciona en todos los ordenadores. En ocasiones esta funcionalidad se encuentra deshabilitada para dificultar la propagación de virus y troyanos que se aprovechan de este sistema de arranque.
Otra utilidad de estas memorias es que, si la BIOS del equipo lo admite, pueden arrancar un sistema operativo sin necesidad de CD, DVD ni siquiera disco duro. El arranque desde memoria USB está muy extendido en ordenadores nuevos y es más rápido que con un lector de DVD-ROM. Se pueden encontrar distribuciones de distribuciones Linux que están contenidas completamente en una memoria USB y pueden arrancar desde ella (véase LiveCD).
Las memorias USB de gran capacidad, al igual que los discos duros o grabadoras de CD/DVD son un medio fácil para realizar una copia de seguridad, por ejemplo. Hay grabadoras y lectores de CD-ROM, DVD, disquetera o Zip que se conectan por USB.
Además, en la actualidad, existen equipos de audio con entradas USB a los cuales podemos conectar nuestro pendrive y reproducir la música contenida en el mismo.
Como medida de seguridad, algunas memorias USB tienen posibilidad de impedir la escritura mediante un interruptor, como la pestaña de los antiguos disquetes. Otros permiten reservar una parte para ocultarla mediante una clave.
Fortalezas y debilidades
A pesar de su bajo costo y garantía, hay que tener muy presente que estos dispositivos de almacenamiento pueden dejar de funcionar repentinamente por accidentes diversos: variaciones de voltaje mientras están conectadas, por dejarlas caer de una altura superior a un metro, por su uso prolongado durante varios años especialmente en pendrives antiguos
Las unidades flash son inmunes a rayaduras y al polvo que afecta a las formas previas de almacenamiento portátiles como discos compactos y disquetes. Su diseño de estado sólido duradero significa que en muchos casos puede sobrevivir a abusos ocasionales (golpes, caídas, pisadas, pasadas por la lavadora o salpicaduras de café). Esto lo hace ideal para el transporte personal de datos, archivos de trabajo o datos personales a los que se quiere acceder en múltiples lugares. La casi omnipresencia de soporte USB en computadoras modernas significa que un dispositivo funcionará en casi todas partes. Sin embargo, Microsoft Windows 98 no soporta dispositivos USB de almacenamiento masivo genéricos, se debe instalar un driver separado para cada fabricante o en su defecto conseguir genéricos. Para Microsoft Windows 95 dichos drivers son casi inexistentes.
Las unidades flash son una forma relativamente densa de almacenamiento, hasta el dispositivo más barato almacenará lo que docenas de disquetes, y por un precio moderado alcanza a los CD en tamaño o los superan. Históricamente, el tamaño de estas unidades ha ido variando de varios megabytes hasta unos pocos gigabytes. En el año 2003 las unidades funcionaban a velocidades USB 1.0/1.1, unos 1.5 Mbit/s o 12 Mbit/s. En 2004 se lanzan los dispositivos con interfaces USB 2.0. Aunque USB 2.0 puede entregar hasta 480 Mbit/s, las unidades flash están limitadas por el ancho de banda del dispositivo de memoria interno. Por lo tanto se alcanzan velocidades de lectura de hasta 100 Mbit/s, realizando las operaciones de escritura un poco más lento. En condiciones óptimas, un dispositivo USB puede retener información durante unos 10 años.
Las memorias flash implementan el estándar "USB mass storage device class" (clase de dispositivos de almacenamiento masivo USB). Esto significa que la mayoría de los sistemas operativos modernos pueden leer o escribir en dichas unidades sin drivers adicionales. En lugar de exponer los complejos detalles técnicos subyacentes, los dispositivos flash exportan una unidad lógica de datos estructurada en bloques al sistema operativo anfitrión. El sistema operativo puede usar el sistema de archivos o el esquema de direccionamiento de bloques que desee. Algunas computadoras poseen la capacidad de arrancar desde memorias flash, pero esta capacidad depende de la BIOS de cada computadora, además, para esto, la unidad debe estar cargada con una imagen de un disco de arranque.
Las memorias flash pueden soportar un número finito de ciclos de lectura/escritura antes de fallar, Con un uso normal, el rango medio es de alrededor de varios millones de ciclos. Sin embargo las operaciones de escrituras serán cada vez más lentas a medida que la unidad envejezca.
Esto debe tenerse en consideración cuando usamos un dispositivo flash para ejecutar desde ellas aplicaciones de software o un sistema operativo. Para manejar esto (además de las limitaciones de espacio en las unidades comunes), algunos desarrolladores han lanzado versiones de sistemas operativos (como Linux) o aplicaciones comunes (como Mozilla Firefox) diseñadas especialmente para ser ejecutadas desde unidades flash. Esto se logra reduciendo el tamaño de los archivos de intercambio y almacenándolos en la memoria RAM.
Consideraciones de uso
El cuidado de los pen drive o memorias USB es similar al de las tarjetas electrónicas, evitando caídas o golpes, humedad, campos magnéticos y calor extremo.
Antes de desenchufar la memoria del puerto USB es conveniente que el usuario notifique al sistema operativo (desmontar en Linux o "Quitar el Hardware con seguridad " desde el "Administrador de dispositivos" en Windows o "Expulsar" en Mac OS). En algunos sistemas la escritura se realiza en forma diferida (esto significa que los datos no se escriben en el momento) a través de un caché de escritura para acelerar los tiempos de dicha escritura y para que el sistema escriba finalmente "de una sola vez" cuando dicho caché se encuentre lleno, pero si la unidad es retirada antes que el sistema guarde el contenido de la caché de escritura se pueden provocar discrepancias en el sistema de archivos existente en la memoria USB que podría generar pérdidas de datos.
Para reducir el riesgo de pérdida de datos, la caché de escritura está desactivada en forma predeterminada para las unidades externas en los sistemas operativos Windows a partir de Windows XP, pero aun así una operación de escritura puede durar varios segundos y no se debe desenchufar físicamente la unidad hasta que haya finalizado completamente, de lo contrario, los datos a escribir se perderán. Aunque la memoria USB no sufra daños, los ficheros afectados pueden ser de difícil o incluso imposible recuperación llegando en algún caso a ser necesario un borrado o formateo completo del sistema de ficheros para poder volver a usarla.
En sistemas Windows (2000 ~ XP con SP2) con unidades de red asignadas, puede ocurrir que al conectar la memoria USB el sistema no le proporcione una letra previamente en uso. En ese caso, habrá que acudir al administrador de discos (diskmgmt.msc), localizar la unidad USB y cambiar manualmente la letra de unidad. En Windows XP, puede darse el caso de que si la memoria USB no es desconectada utilizando la función de Extracción Segura, Windows automáticamente podría marcar dicho dispositivo como problemático y deshabilitarlo, y se da el caso que dicha memoria puede utilizarse en otras computadoras pero no en la que está marcada como problemática. Hay que ingresar al Administrador de Dispositivos y volver a habilitarla.
Componentes
Componentes primarios
Las partes típicas de una memoria USB son las siguientes:
Un conector USB macho tipo A (1): Provee la interfaz física con la computadora.
Controlador USB de almacenamiento masivo (2): Implementa el controlador USB y provee la interfaz homogénea y lineal para dispositivos USB seriales orientados a bloques, mientras oculta la complejidad de la orientación a bloques, eliminación de bloques y balance de desgaste. Este controlador posee un pequeño microprocesador RISC y un pequeño número de circuitos de memoria RAM y ROM.
Circuito de memoria Flash NAND (4): Almacena los datos.
Oscilador de cristal (5): Produce la señal de reloj principal del dispositivo a 12 MHz y controla la salida de datos a través de un bucle de fase cerrado (phase-locked loop)
Componentes adicionales
Un dispositivo típico puede incluir también:
Puentes y Puntos de prueba (3): Utilizados en pruebas durante la fabricación de la unidad o para la carga de código dentro del procesador.
LEDs (6): Indican la transferencia de datos entre el dispositivo y la computadora.
Interruptor para protección de escritura (7): Utilizado para proteger los datos de operaciones de escritura o borrado.
Espacio Libre (8): Se dispone de un espacio para incluir un segundo circuito de memoria. Esto le permite a los fabricantes utilizar el mismo circuito impreso (el tablero verde que tiene los componentes montados en si) para dispositivos de distintos tamaños y responder así a las necesidades del mercado.
Tapa del conector USB: Reduce el riesgo de daños y mejora la apariencia del dispositivo. Algunas unidades no presentan una tapa pero disponen de una conexión USB retráctil. Otros dispositivos poseen una tapa giratoria que no se separa nunca del dispositivo y evita el riesgo de perderla.
Ayuda para el transporte: En muchos casos, la tapa contiene una abertura adecuada para una cadena o collar, sin embargo este diseño aumenta el riesgo de perder el dispositivo. Por esta razón muchos otros tiene dicha abertura en el cuerpo del dispositivo y no en la tapa, la desventaja de este diseño está en que la cadena o collar queda unida al dispositivo mientras está conectado. Muchos diseños traen la abertura en ambos lugares.
Desarrollos futuros
Las empresas de semiconductores están haciendo un gran esfuerzo en reducir los costos de los componentes mediante la integración de varias funciones de estos dispositivos en un solo chip, esto produce una reducción de la cantidad de partes y, sobre todo, del costo total.
Actualmente se esta tratando de desarrollar en dichos lugares los dispositivos flash a una velocidad mayor gracias al futuro puerto USB 3.0.
Sin embargo, este dispositivo flash USB 3.0. esta mejorado y alcanza una buena velocidad de transmisión debido a su nueva tecnología.
USB 3.0
Presentado en el año 2008. Aunque está listo para su uso, es probable que pase entre uno o dos años, para ser incluido en dispositivos de uso masivo, lo que sitúa la aparición de productos con esta nueva especificación a partir del año 2009 o 2010.
La principal novedad técnica del puerto USB 3.0. será que eleva a 4.8 gigabits/s la capacidad de transferencia que en la actualidad es de 480 Mb/s. Se mantendrá el cableado interno de cobre para asegurarse la compatibilidad con la tecnologías USB 1.0 y 2.0.
Si en USB 2.0 el cable dispone de cuatro lineas, un par para datos, una de corriente y una de toma de tierra, en USB 3.0 se añade cinco líneas. Dos de ellas se usarán para el envío de información y otras dos para la recepción, de forma que se permite el tráfico bidireccional, en ambos sentidos al mismo tiempo. El aumento del número de líneas permite incrementar la velocidad de transmisión desde los 480 Mb/s hasta los 4,8 Gb/s. De aquí se deriva el nombre que también recibe esta especificación: USB Superspeed.
La cantidad de energía que transporta un cable USB 1.x y 2.0 resulta insuficiente en muchas ocasiones para recargar algunos dispositivos, especialmente si utilizamos concentradores donde hay conectados varios de ellos. En USB 3.0, se aumenta la intensidad de la corriente de 100 miliamperios a 900 miliamperios, con lo que pueden ser cargados más dispositivos o hacerlo más rápido. Este aumento de la intensidad podría traer consigo un menor rendimiento energético. Pero pensando en ello, USB 3.0 utiliza un nuevo protocolo basado en interrupciones, al contrario que el anterior que se basaba en consultar a los dispositivos periódicamente.
El aumento de líneas en USB 3.0 provoca que el cable sea más grueso, un inconveniente importante. Si hasta ahora los cables eran flexibles, con el nuevo estándar estos tienen un grueso similar a los cables que se usan en redes Ethernet, siendo por tanto más rígidos.
Afortunadamente, igual que pasa entre USB 1.1 y USB 2.0 la compatibilidad está garantizada entre USB 2.0 y USB 3.0, gracias al uso de conectores similares, cuyos contactos adicionales se sitúan en paralelo, de forma que no afectan en caso de usar algún puerto que no sea del mismo tipo.
Referencias
Configuración de la función AutoRun en las memorias USB artículo en Flashbay.es
Una nueva unidad o una unidad de red asignada no está disponible en el Explorador de Windows en microsoft.com. Fecha de acceso: 8 de febrero de 2008.
Memoria USB no detectada en una PC pero si en el resto.
Teclado (informática)
Un teclado es un periférico o dispositivo que consiste en un sistema de teclas, como las de una máquina de escribir, que permite introducir datos a un ordenador o dispositivo digital.
La disposición de las teclas se remonta a las primeras máquinas de escribir, las cuales eran enteramente mecánicas. Al pulsar una letra en el teclado, se movía un pequeño martillo mecánico, que golpeaba el papel a través de una cinta impregnada en tinta. Al escribir con varios dedos de forma rápida, los martillos no tenían tiempo de volver a su posición por la frecuencia con la que cada letra aparecía en un texto. De esta manera la pulsación era más lenta con el fin de que los martillos se atascaran con menor frecuencia.
Sobre la distribución de los caracteres en el teclado surgieron dos variantes principales: la francesa AZERTY y la alemana QWERTZ. Ambas se basaban en cambios en la disposición según las teclas más frecuentemente usadas en cada idioma. A los teclados en su versión para el idioma español además de la Ñ, se les añadieron los caracteres de acento agudo (´), grave (`) y circunflejo (^)), además de la cedilla (Ç) aunque estos caracteres son de mayor uso en francés, portugués o en catalán.
Cuando aparecieron las máquinas de escribir eléctricas, y después los ordenadores, con sus teclados también eléctricos, se consideró seriamente modificar la distribución de las letras en los teclados, colocando las letras más corrientes en la zona central; es el caso del Teclado Simplificado Dvorak. El nuevo teclado ya estaba diseñado y los fabricantes preparados para iniciar la fabricación. Sin embargo, el proyecto se canceló debido al temor de que los usuarios tuvieran excesivas incomodidades para habituarse al nuevo teclado, y que ello perjudicara la introducción de las computadoras personales, que por aquel entonces se encontraban en pleno auge.
Primeros teclados
Además de teletipos y máquinas de escribir eléctricas como la IBM Selectric, los primeros teclados solían ser un terminal de computadora que se comunicaba por puerto serial con la computadora. Además de las normas de teletipo, se designó un estándar de comunicación serie, segun el tiempo de uso basado en el juego de caracteres ANSI, que hoy sigue presente en las comunicaciones por módem y con impresora (las primeras computadoras carecían de monitor, por lo que solían comunicarse, o bien por luces en su panel de control, o bien enviando la respuesta a un dispositivo de impresión). Se usaba para ellos las secuencias de escape, que se generaban o bien por teclas dedicadas, o bien por combinaciones de teclas, siendo una de las más usadas la tecla Control.
La llegada de la computadora doméstica trae una inmensa variedad de teclados y de tecnologías y calidades (desde los muy reputados por duraderos del Dragon 32 a la fragilidad de las membranas de los equipos Sinclair), aunque la mayoría de equipos incorporan la placa madre bajo el teclado, y es la CPU o un circuito auxiliar (como el chip de sonido General Instrument AY-3-8910 en los MSX) el encargado de leerlo. Son casos contados los que recurren o soportan comunicación serial (curiosamente es la tecnología utilizada en el Sinclair Spectrum 128 para el keypad numérico). Sólo los MSX establecerán una norma sobre el teclado, y los diferentes clones del Apple II y el TRS-80 seguirán el diseño del clonado.
Uno de los teclados más modernos, fue diseñado por una ama de casa llamada Diamea Stuart Medrid Aflory, de Rusia. Ella empezó a dibujar muchos tipos de teclados en un cuaderno de dibujo que tenía. Un día cuando unos inspectores inestigaban su casa en contraron estos dibujos y los mandaron a USA. Este fue el teclado ajustable de Apple.
Generación 16 bits
Mientras que el teclado del IBM PC y la primera versión del IBM AT no tuvo influencia más allá de los clónicos PC, el Multifunción II (o teclado extendido AT de 101/102 teclas) aparecido en 1987 refleja y estandariza de facto el teclado moderno con cuatro bloques diferenciados : un bloque alfanumérico con al menos una tecla a cada lado de la barra espaciadora para acceder a símbolos adicionales; sobre él una hilera de 10 o 12 teclas de función; a la derecha un teclado numérico, y entre ambos grandes bloques, las teclas de cursor y sobre ellas varias teclas de edición. Con algunas variantes este será el esquema usado por los Atari ST, los Commodore Amiga (desde el Commodore Amiga 500), los Sharp X68000, las estaciones de trabajo SUN y Silicon Graphics y los Acorn Archimedes/Acorn RISC PC. Sólo los Mac siguen con el esquema bloque alfanumérico + bloque numérico, pero también producen teclados extendidos AT, sobre todo para los modelos con emulación PC por hardware.
Mención especial merece la serie 55 de teclados IBM, que ganaron a pulso la fama de "indestructibles", pues tras más de 10 años de uso continuo en entornos como las aseguradoras o la administración pública seguían funcionando como el primer día.
Con la aparición del conector PS/2, varios fabricantes de equipos no PC proceden a incorporarlo en sus equipos. Microsoft, además de hacerse un hueco en la gama de calidad alta, y de presentar avances ergonómicos como el Microsoft Natural Keyboard, añade 3 nuevas teclas tras del lanzamiento de Windows 95. A la vez se generalizan los teclados multimedia que añaden teclas para controlar en el PC el volumen, el lector de CD-ROM o el navegador, incorporan en el teclado altavoces, calculadora, almohadilla sensible al tacto o bola trazadora.
Teclados con USB
Aunque los teclados USB comienzan a verse al poco de definirse el estándar USB, es con la aparición del Apple iMac, que trae tanto teclado como mouse USB de serie cuando se estandariza el soporte de este tipo de teclado. Además tiene la ventaja de hacerlo independiente del hardware al que se conecta. El estándar define scancodes de 16 bits que se transmiten por la interfaz. Del 0 al 3 son códigos de error del protocolo, llamados NoEvent, ErrorRollOver, POSTFail, ErrorUndefined, respectivamente. Del 224 al 231 se reservan para las teclas modificadoras (LCtrl, LShift, LAlt, LGUI, RCtrl, RShift, RAlt, RGUI)
Teclas inertes
Algunas lenguas incluyen caracteres adicionales al teclado inglés, como los caracteres acentuados. Teclear los caracteres acentuados resulta más sencillo usando las teclas inertes. Cuando se utiliza una de estas teclas, si se presiona la tecla correspondiente al acento deseado nada ocurre en la pantalla, por lo que, a continuación se debe presionar la tecla del carácter a acentuar. Esta combinación de teclas requiere que se teclee una secuencia aceptable. Por ejemplo, si se presiona la tecla inerte del acento (ej. ´) seguido de la letra A, obtendrá una "a" acentuada (á). Sin embargo, si se presiona una tecla inerte y a continuación la tecla T, no aparecerá nada en la pantalla o aparecerán los dos caracteres por separado (´t), a menos que la fuente particular para su idioma incluya la "t" acentuada.
Para teclear una marca de acento diacrítico, simplemente se presiona la tecla inerte del acento, seguida de la barra de espacio.
Tipos de teclado
Hubo y hay muchos teclados diferentes, dependiendo del idioma, fabricante… IBM ha soportado tres tipos de teclado: el XT, el AT y el MF-II.
El primero (1981) de éstos tenía 83 teclas, usaban es Scan Code set1, unidireccionales y no eran muy ergonómicos, ahora está obsoleto.
Más tarde (1984) apareció el teclado PC/AT con 84 teclas (una más al lado de SHIFT IZQ), ya es bidireccional, usa el Scan Code set 2 y al igual que el anterior cuenta con un conector DIN de 5 pines.
En 1987 IBM desarrolló el MF-II (Multifunción II o teclado extendido) a partir del AT. Sus características son que usa el mismo interfaz que el AT, añade muchas teclas más, se ponen leds y soporta el Scan Code set 3, aunque usa por defecto el 2. De este tipo hay dos versiones, la americana con 101 teclas y la europea con 102.
Los teclados PS/2 son básicamente iguales a los MF-II. Las únicas diferencias son el conector mini-DIN de 6 pines (más pequeño que el AT) y más comandos, pero la comunicación es la misma, usan el protocolo AT. Incluso los ratones PS/2 usan el mismo protocolo.
Hoy en día existen también los teclados en pantalla, también llamados teclados virtuales, que son (como su mismo nombre indica) teclados representados en la pantalla, que se utilizan con el ratón o con un dispositivo especial (podría ser un joystick). Estos teclados lo utilizan personas con discapacidades que les impiden utilizar adecuadamente un teclado fisico.
Actualmente la denominación AT ó PS/2 sólo se refiere al conector porque hay una gran diversidad de ellos.
Estructura
Un teclado realiza sus funciones mediante un microcontrolador. Estos microcontroladores tienen un programa instalado para su funcionamiento, estos mismos programas son ejecutados y realizan la exploración matricial de las teclas cuando se presiona alguna, y así determinar cuales están pulsadas.
Para lograr un sistema flexible los microcontroladores no identifican cada tecla con su carácter serigrafiado en la misma sino que se adjudica un valor numérico a cada una de ellas que sólo tiene que ver con su posición física.El teclado latinoamericano sólo da soporte con teclas directas a los caracteres específicos del castellano, que incluyen dos tipos de acento, la letra eñe y los signos de exclamación e interrogación. El resto de combinaciones de acentos se obtienen usando una tecla de extensión de grafismos.Por lo demás el teclado latinoamericano está orientado hacia la programación, con fácil acceso al juego de símbolos de la norma ASCII.
Por cada pulsación o liberación de una tecla el microcontrolador envía un código identificativo que se llama Scan Code. Para permitir que varias teclas sean pulsadas simultáneamente, el teclado genera un código diferente cuando una tecla se pulsa y cuando dicha tecla se libera. Si el microcontrolador nota que ha cesado la pulsación de la tecla, el nuevo código generado (Break Code) tendrá un valor de pulsación incrementado en 128. Estos códigos son enviados al circuito microcontrolador donde serán tratados gracias al administrador de teclado, que no es más que un programa de la BIOS y que determina qué carácter le corresponde a la tecla pulsada comparándolo con una tabla de caracteres que hay en el kernel, generando una interrupción por hardware y enviando los datos al procesador. El microcontrolador también posee cierto espacio de memoria RAM que hace que sea capaz de almacenar las últimas pulsaciones en caso de que no se puedan leer a causa de la velocidad de tecleo del usuario. Hay que tener en cuenta, que cuando realizamos una pulsación se pueden producir rebotes que duplican la señal. Con el fin de eliminarlos, el teclado también dispone de un circuito que limpia la señal.
En los teclados AT los códigos generados son diferentes, por lo que por razones de compatibilidad es necesario traducirlos. De esta función se encarga el controlador de teclado que es otro microcontrolador (normalmente el 8042), éste ya situado en el PC. Este controlador recibe el Código de Búsqueda del Teclado (Kscan Code) y genera el propiamente dicho Código de Búsqueda. La comunicación del teclado es vía serie. El protocolo de comunicación es bidireccional, por lo que el servidor puede enviarle comandos al teclado para configurarlo, reiniciarlo, diagnósticos, etc.
Disposición del teclado
La disposición del teclado es la distribución de las teclas del teclado de una computadora, una máquina de escribir u otro dispositivo similar.
Existen distintas distribuciones de teclado, creadas para usuarios de idiomas diferentes. El teclado estándar en español corresponde al diseño llamado QWERTY. Una variación de este mismo es utilizado por los usuarios de lengua inglesa. Para algunos idiomas se han desarrollado teclados que pretenden ser más cómodos que el QWERTY, como por ejemplo el Teclado Dvorak.
Las computadoras modernas permiten utilizar las distribuciones de teclado de varios idiomas distintos en un teclado que físicamente corresponde a un solo idioma. En el sistema operativo Windows, por ejemplo, pueden instalarse distribuciones adicionales desde el Panel de Control.
Existen programas como Microsoft Keyboard Layout Creator[] y KbdEdit,[] que hacen muy fácil la tarea de crear nuevas distribuciones, ya para satisfacer las necesidades particulares de un usuario, ya para resolver problemas que afectan a todo un grupo lingüístico. Estas distribuciones pueden ser modificaciones a otras previamente existentes (como el teclado latinoamericano extendido o el gaélico), o pueden ser enteramente nuevas (como la distribución para el Alfabeto Fonético Internacional, o el panibérico).
A primera vista en un teclado podemos notar una división de teclas, tanto por la diferenciación de sus colores, como por su distribución. Las teclas grisáceas sirven para distinguirse de las demás por ser teclas especiales (borrado, teclas de función, tabulación, tecla del sistema…). Si nos fijamos en su distribución vemos que están agrupadas en cuatro grupos:
Teclas de función: situadas en la primera fila de los teclados. Combinadas con otras teclas, nos proporcionan acceso directo a algunas funciones del programa en ejecución.
Teclas de edición: sirven para mover el cursor por la pantalla.
Teclas alfanuméricas: son las más usadas. Su distribución suele ser la de los teclados QWERTY, por herencia de la distribución de las máquinas de escribir. Reciben este nombre por ser la primera fila de teclas, y su orden es debido a que cuando estaban organizadas alfabéticamente la máquina tendía a engancharse, y a base de probar combinaciones llegaron a la conclusión de que así es como menos problemas daban. A pesar de todo esto, se ha comprobado que hay una distribución mucho más cómoda y sencilla, llamada Dvorak, pero en desuso debido sobre todo a la incompatibilidad con la mayoría de los programas que usamos.
Bloque numérico: situado a la derecha del teclado. Comprende los dígitos del sistema decimal y los símbolos de algunas operaciones aritméticas. Añade también la tecla especial Bloq Num, que sirve para cambiar el valor de algunas teclas para pasar de valor numérico a desplazamiento de cursor en la pantalla. el teclado numérico también es similar al de un calculadora cuenta con las 4 operaciones básicas que son + (suma), - (resta), * (multiplicación) y / (división).
Clasificación de teclados de computadoras
En el mercado hay una gran variedad de teclados. A la hora de estudiarlos podemos clasificarlos en dos grupos:
Según su forma física:
Teclado XT de 83 teclas: se usaba en el PC XT (8086/88).
Teclado AT de 83 teclas: usado con los PC AT (286/386).
Teclado expandido de 101/102 teclas: es el teclado actual, con un mayor número de teclas.
Teclado Windows de 103/104 teclas: el teclado anterior con 3 teclas adicionales para uso en Windows.
Teclado ergonómico: diseñados para dar una mayor comodidad para el usuario, ayudándole a tener una posición más relajada de los brazos.
Teclado multimedia: añade teclas especiales que llaman a algunos programas en el computador, a modo de acceso directo, como pueden ser el programa de correo electrónico, la calculadora, el reproductor multimedia…
Teclado inalámbrico: suelen ser teclados comunes donde la comunicación entre el computador y el periférico se realiza a través de rayos infrarrojos, ondas de radio o mediante bluetooth.
Según la tecnología de sus teclas se pueden clasificar como teclados de cúpula de goma, teclados de membrana: teclados capacitativos y teclados de contacto metálico.
Mouse
El ratón o mouse (del inglés, pronunciado [maʊs]) es un dispositivo apuntador, generalmente fabricado en plástico. Se utiliza con una de las manos del usuario y detecta su movimiento relativo en dos dimensiones por la superficie plana en la que se apoya, reflejándose habitualmente a través de un puntero o flecha en el monitor.
Hoy en día es un elemento imprescindible en un equipo informático para la mayoría de las personas, y pese a la aparición de otras tecnologías con una función similar, como la pantalla táctil, la práctica ha demostrado que tendrá todavía muchos años de vida útil. No obstante, en el futuro podría ser posible mover el cursor o el puntero con los ojos o basarse en el reconocimiento de voz.
El nombre
Aunque cuando se patentó recibió el nombre de «X-Y Position Indicator for a Display System» (Indicador de posición X-Y para un sistema con pantalla), el más usado nombre de ratón (mouse en inglés) se lo dio el equipo de la Universidad de Stanford durante su desarrollo, ya que su forma y su cola (cable) recuerdan a un ratón.
En América predomina el término inglés mouse mientras que en España se utiliza prácticamente de manera exclusiva el calco semántico «ratón». El Diccionario panhispánico de dudas recoge ambos términos, aunque considera que, como existe el calco semántico, el anglicismo es innecesario españolismo. Hoy en día
Habitualmente se compone de al menos dos botones y otros dispositivos opcionales como una «rueda», más otros botones secundarios o de distintas tecnologías como sensores del movimiento que pueden mejorar o hacer más cómodo su uso.
Se suele presentar para manejarse con ambas manos por igual, pero algunos fabricantes también ofrecen modelos únicamente para usuarios diestros o zurdos. Los sistemas operativos pueden también facilitar su manejo a todo tipo de personas, generalmente invirtiendo la función de los botones.
En los primeros años de la informática, el teclado era casi siempre la forma más popular como dispositivo para la entrada de datos o control de la computadora. La aparición y éxito del ratón, además de la posterior evolución de los sistemas operativos, logró facilitar y mejorar la comodidad, aunque no relegó el papel primordial del teclado. Aún hoy en día, pueden compartir algunas funciones dejando al usuario que escoja la opción más conveniente a sus gustos o tareas. son más modernos
Historia
Fue diseñado por Douglas Engelbart y Bill English durante los años 60 en el Stanford Research Institute, un laboratorio de la Universidad de Stanford, en pleno Silicon Valley en California. Más tarde fue mejorado en los laboratorios de Palo Alto de la compañía Xerox (conocidos como Xerox PARC). Su invención no fue un hecho banal ni fortuito, sino que surgió dentro de un proyecto importante que buscaba aumentar el intelecto humano mejorando la comunicación entre el hombre y la máquina. Con su aparición, logró también dar el paso definitivo a la aparición de los primeros entornos o interfaces gráficas de usuario.
La primera maqueta
La primera maqueta se construyó de manera artesanal de madera, y se patentó con el nombre de "X-Y Position Indicator for a Display System".
A pesar de su aspecto arcaico, su funcionamiento básico sigue siendo igual hoy en día. Tenía un aspecto de adoquín, encajaba bien en la mano y disponía de dos ruedas metálicas que, al desplazarse por la superficie, movían dos ejes: uno para controlar el movimiento vertical del cursor en pantalla y el otro para el sentido horizontal, contando además con un botón rojo en su parte superior.
Por primera vez se lograba un intermediario directo entre una persona y la computadora, era algo que, a diferencia del teclado, cualquiera podía aprender a manejar sin apenas conocimientos previos. En esa época además la informática todavía estaba en una etapa primitiva: ejecutar un simple cálculo necesitaba de instrucciones escritas en un lenguaje de programación.
Presentación
En San Francisco, a finales de 1968 se presentó públicamente el primer modelo oficial. Durante hora y media además se mostró una presentación multimedia de un sistema informático interconectado en red y también por primera vez se daba a conocer un entorno gráfico con el sistema de ventanas que luego adoptarían la práctica totalidad de sistemas operativos modernos. En ese momento además, se exhibió hipermedia, un mecanismo para navegar por Internet y usar videoconferencia.
Engelbart realmente se adelantó varias décadas a un futuro posible, ya desde 1951 había empezado a desarrollar las posibilidades de conectar computadoras en redes, cuando apenas existían varias docenas y bastante primitivas, entre otras ideas como el propio correo electrónico, del que sería su primer usuario. Pensó que la informática podía usarse para mucho más que cálculos matemáticos, y el ratón formaba parte de este ambicioso proyecto, que pretendía aumentar la inteligencia colectiva fundando el Augmentation Research Center (Centro para la investigación del incremento) en la Universidad de Stanford.
Y pese a las esperanzas iniciales de Engelbart de que fuera la punta del iceberg para un desarrollo de distintos componentes informáticos similares, una década después era algo único, revolucionario, que todavía no había cobrado popularidad. De hecho varios de los conceptos e ideas surgidos aún hoy en día han conseguido éxito. Engelbart tampoco logró una gran fortuna, la patente adjudicaba todos los derechos a la Universidad de Stanford y él recibió un cheque de unos 10000 dólares.
El éxito de Apple
El 27 de abril de 1981 se lanzaba al mercado la primera computadora con ratón incluido: Xerox Star 8010, fundamental para la nueva y potente interfaz gráfica que dependía de este periférico, que fue a su vez, otra revolución. Posteriormente, surgieron otras computadoras que también incluyeron el periférico, algunas de ellas fueron la Commodore Amiga, el Atari ST, y la conocida Apple Lisa. Dos años después, Microsoft, que había tenido acceso al ratón de Xerox en sus etapas de prototipo, dio a conocer su propio diseño disponible además con las primeras versiones del procesador de texto Word. Tenía dos botones en color verde y podía adquirirse por 195 dólares, pero su precio elevado para entonces y el no disponer de un sistema operativo que realmente lo aprovechara, hizo que pasara completamente desapercibido.
No fue hasta la aparición del Macintosh en 1984 cuando este periférico se popularizó. Su diseño y creación corrió a cargo de nuevo de la Universidad de Stanford, cuando Apple en 1980 pidió a un grupo de jóvenes un periférico seguro, barato y que se pudiera producir en serie. Partían de un ratón basado en tecnología de Xerox de un coste alrededor de los 400 dólares, con un funcionamiento regular y casi imposible de limpiar. El presidente, Steve Jobs, quería un precio entre los 10 y los 35 dólares.
1: Al arrastrarlo sobre la superficie gira la bola,2: ésta a su vez mueve los rodillos ortogonales,3: éstos están unidos a unos discos de codificación óptica, opacos pero perforados,4: dependiendo de su posición pueden dejar pasar o interrumpir señales infrarrojas de un diodo LED.5: Estos pulsos ópticos son captados por sensores que obtienen así unas señales digitales de la velocidad vertical y horizontal actual para trasmitirse finalmente a la computadora.
Si bien existen muchas variaciones posteriores, algunas innovaciones recientes y con éxito han sido el uso de una rueda central o lateral, el sensor de movimiento óptico por diodo LED, ambas introducidas por Microsoft en 1996 y 1999 respectivamente, o el sensor basado en un láser no visible del fabricante Logitech.
En la actualidad, la marca europea Logitech es una de las mayores empresas dedicadas a la fabricación y desarrollo de estos periféricos, más de la mitad de su producción la comercializa a través de terceras empresas como IBM, Hewlett-Packard, Compaq o Apple.
Funcionamiento
Su funcionamiento principal depende de la tecnología que utilice para capturar el movimiento al ser desplazado sobre una superficie plana o alfombrilla especial para ratón, y transmitir esta información para mover una flecha o puntero sobre el monitor de la computadora. Dependiendo de las tecnologías empleadas en el sensor del movimiento o por su mecanismo y del método de comunicación entre éste y la computadora, existen multitud de tipos o familias.
El objetivo principal o más habitual es seleccionar distintas opciones que pueden aparecer en la pantalla, con uno o dos clic, pulsaciones, en algún botón o botones. Para su manejo el usuario debe acostumbrarse tanto a desplazar el puntero como a pulsar con uno o dos clic para la mayoría de las tareas.
Tipos o modelos
Por mecanismo
Mecánicos
Tienen una gran bola de plástico, de varias capas, en su parte inferior para mover dos ruedas que generan pulsos en respuesta al movimiento de éste sobre la superficie. Una variante es el modelo de Honeywell que utiliza dos ruedas inclinadas 90 grados entre ellas en vez de una bola.
La circuitería interna cuenta los pulsos generados por la rueda y envía la información a la computadora, que mediante software procesa e interpreta.
Ópticos
Es una variante que carece de la bola de goma que evita el frecuente problema de la acumulación de suciedad en el eje de transmisión, y por sus características ópticas es menos propenso a sufrir un inconveniente similar. Se considera uno de los más modernos y prácticos actualmente. Puede ofrecer un límite de 800 ppp, como cantidad de puntos distintos que puede reconocer en 2,54 centímetros (una pulgada); a menor cifra peor actuará el sensor de movimientos. Su funcionamiento se basa en un sensor óptico que fotografía la superficie sobre la que se encuentra y detectando las variaciones entre sucesivas fotografías, se determina si el ratón ha cambiado su posición. En superficies pulidas o sobre determinados materiales brillantes, el ratón óptico causa movimiento nervioso sobre la pantalla, por eso se hace necesario el uso de una alfombrilla o superficie que, para este tipo, no debe ser brillante y mejor si carece de grabados multicolores que puedan "confundir" la información luminosa devuelta.
De láser
Este tipo es más sensible y preciso, haciéndolo aconsejable especialmente para los diseñadores gráficos y los jugadores de videojuegos. También detecta el movimiento deslizándose sobre una superficie horizontal, pero el haz de luz de tecnología óptica se sustituye por un láser con resoluciones a partir de 2000 ppp, lo que se traduce en un aumento significativo de la precisión y sensibilidad.
Trackball
El concepto de trackball es una idea que parte del hecho: se debe mover el puntero, no el dispositivo, por lo que se adapta para presentar una bola, de tal forma que cuando se coloque la mano encima se pueda mover mediante el dedo pulgar, sin necesidad de desplazar nada más ni toda la mano como antes. De esta manera se reduce el esfuerzo y la necesidad de espacio, además de evitarse un posible dolor de antebrazo por el movimiento de éste. A algunas personas, sin embargo, no les termina de resultar realmente cómodo. Este tipo ha sido muy útil por ejemplo en la informatización de la navegación marítima.
Por conexión
Por cable
Es el formato más popular y más económico, sin embargo existen multitud de características añadidas que pueden elevar su precio, por ejemplo si hacen uso de tecnología láser como sensor de movimiento. Actualmente se distribuyen con dos tipos de conectores posibles, tipo USB y PS/2; antiguamente también era popular usar el puerto serie.
Inalámbrico
En este caso el dispositivo carece de un cable que lo comunique con la computadora, en su lugar utiliza algún tipo de tecnología inalámbrica. Para ello requiere un receptor de la señal inalámbrica que produce, mediante baterías, el mouse. El receptor normalmente se conecta a la computadora por USB, o por PS/2. Según la tecnología inalámbrica usada pueden distinguirse varias posibilidades:
Radio Frecuencia (RF): Es el tipo más común y económico de este tipo de tecnologías. Funciona enviando una señal a una frecuencia de 2.4Ghz, popular en la telefonía móvil o celular, la misma que los estándares IEEE 802.11b y IEEE 802.11g. Es popular, entre otras cosas, por sus pocos errores de desconexión o interferencias con otros equipos inalámbricos, además de disponer de un alcance suficiente: hasta unos 10 metros.
Infrarrojo (IR): Esta tecnología utiliza una señal de onda infrarroja como medio de trasmisión de datos, popular también entre los controles o mandos remotos de televisiones, equipos de música o en telefonía celular. A diferencia de la anterior, al tener un alcance medio inferior a los 3 metros, y como emisor y receptor deben estar en una misma línea visual de contacto directo ininterrumpido, para que la señal se reciba correctamente, su éxito ha sido menor, llegando incluso a desaparecer del mercado.
Bluetooth (BT): Bluetooth es la tecnología más reciente como transmisión inalámbrica (estándar IEEE 802.15.1), que cuenta con cierto éxito en otros dispositivos. Su alcance es de unos 10 metros o 30 pies (que corresponde a la Clase 2 del estándar Bluetooth).
El controlador
Es, desde hace un tiempo, común en cualquier equipo informático, de tal manera que todos los sistemas operativos modernos suelen incluir de serie un software controlador (driver) básico para que éste pueda funcionar de manera inmediata y correcta. No obstante, es normal encontrar software propio del fabricante que puede añadir una serie de funciones opcionales, o propiamente los controladores si son necesarios.
Uno, dos o tres botones
Hasta mediados de 2005, la conocida empresa Apple, para sus sistemas Mac apostaba por un ratón de un sólo botón, pensado para facilitar y simplificar al usuario las distintas tareas posibles. Actualmente ha lanzado un modelo con dos botones simulados virtuales con sensores debajo de la cubierta plástica, dos botones laterales programables, y una bola para mover el puntero, llamado Mighty Mouse.
En Windows, lo más habitual es el uso de dos o tres botones principales. En sistemas UNIX como GNU/Linux que utilicen entorno gráfico (X Window), era habitual disponer de tres botones (para facilitar la operación de copiar y pegar datos directamente). En la actualidad la funcionalidad del tercer botón queda en muchos casos integrada en la rueda central de tal manera que además de poder girarse, puede pulsarse.
Hoy en día cualquier sistema operativo moderno puede hacer uso de hasta estos tres botones distintos e incluso reconocer más botones extra a los que el software reconoce, y puede añadir distintas funciones concretas, como por ejemplo asignar a un cuarto y quinto botón la operación de copiar y pegar texto.
La sofisticación ha llegado a extremos en algunos casos, por ejemplo el MX610 de Logitech, lanzado en septiembre de 2005. Preparado anatómicamente para diestros, dispone de hasta 10 botones.
Problemas frecuentes
Puntero que se atasca en la pantalla: Es el fallo más frecuente, se origina a causa de la acumulación de suciedad, frenando o dificultando el movimiento del puntero en la pantalla. Puede retirarse fácilmente la bola de goma por la parte inferior y así acceder a los ejes de plástico para su limpieza, usando un pequeño pincel de cerdas duras. Para retardar la aparición de suciedad en el interior del ratón es recomendable usar una alfombrilla. Este problema es inexistente con tecnología óptica, ya que no requiere partes mecánicas para detectar el desplazamiento. Es uno de los principales motivos de su éxito.
Pérdida de sensibilidad o contacto de los botones: se manifiesta cuando se pulsa una vez un botón y la computadora lo recibe como ninguno, dos o más clics consecutivos, de manera errónea. Esto se debe al desgaste de las piezas de plástico que forman parte de los botones del ratón, que ya no golpean o pulsan correctamente sobre el pulsador electrónico. Para solucionarlo normalmente debe desmontarse completamente y colocar varias capas de papel adhesivo sobre la posible zona desgastada hasta recuperar su forma original. En caso de uso frecuente, el desgaste es normal, y suele darse a una cifra inferior al milímetro por cada 5 años de vida útil.
Dolores musculares causados por el uso del ratón: Si el uso de la computadora es frecuente, es importante usar un modelo lo más ergonómico posible, ya que puede acarrear problemas físicos en la muñeca o brazo del usuario. Esto es por la posición totalmente plana que adopta la mano, que puede resultar forzada, o puede también producirse un fuerte desgaste del huesecillo que sobresale de la muñeca, hasta el punto de considerarse una enfermedad profesional. Existen alfombrillas especialmente diseñadas para mejorar la comodidad al usar el ratón.
Monitor de computadora
El monitor o pantalla de computadora, aunque también es común llamarle "pantalla", es un dispositivo de salida que, mediante una interfaz, muestra los resultados del procesamiento de una computadora.
Parámetros de una pantalla
Píxel: Unidad minima representable en un monitor.
Tamaño de punto o (dot pitch): El tamaño de punto es el espacio entre dos fósforos coloreados de un pixel. Es un parámetro que mide la nitidez de la imagen, midiendo la distancia entre dos puntos del mismo color; resulta fundamental a grandes resoluciones. Los tamaños de punto más pequeños producen imágenes más uniformes. Un monitor de 14 pulgadas suele tener un tamaño de punto de 0,28 mm o menos. En ocasiones es diferente en vertical que en horizontal, o se trata de un valor medio, dependiendo de la disposición particular de los puntos de color en la pantalla, así como del tipo de rejilla empleada para dirigir los haces de electrones. En LCD y en CRT de a pertura de rejilla, es la distancia en horizontal, mientras que en los CRT de máscara de sombra, se mide casi en diagonal. Lo mínimo exigible en este momento es que sea de 0,28mm. Para CAD o en general para diseño, lo ideal sería de 0,25mm o menos. 0,21 en máscara de sombra es el equivalente a 0.24 en apertura de rejilla.
Área útil: El tamaño de la pantalla no coincide con el área real que se utiliza para representar los datos.
Resolución máxima: es la resolución máxima o nativa (y única en el caso de los LCD) que es capaz de representar el monitor; está relacionada con el tamaño de la pantalla y el tamaño.
Tamaño de la pantalla: Es la distancia en diagonal de un vértice de la pantalla al opuesto, que puede ser distinto del área visible.
Ancho de banda: Frecuencia máxima que es capaz de soportar el monitor
Hz o frecuencia de refresco vertical: son 2 valores entre los cuales el monitor es capaz de mostrar imágenes estables en la pantalla.
Hz o frecuencia de refresco horizontal : similar al anterior pero en sentido horizontal, para dibujar cada una de las líneas de la pantalla.
Blindaje: Un monitor puede o no estar blindando ante interferencias eléctricas externas y ser más o menos sensible a ellas, por lo que en caso de estar blindando, o semiblindado por la parte trasera llevara cubriendo prácticamente la totalidad del tubo una plancha metalica en contanto con tierra o masa.
Tipo de monitor: en los CRT pueden existir 2 tipos, de apertura de rejilla o de máscara de sombra.
Líneas de tensión: Son unas líneas horizontales, que tienen los monitores de apertura de rejilla para mantener las líneas que permiten mostrar los colores perfectamente alineadas; en 19 pulgadas lo habitual suelen ser 2, aunque también los hay con 3 líneas, algunos monitores pequeños incluso tienen una sola.
Métodos para limpiar monitores de LCD:
Agua destilada y un paño que no suelte pelusas como los de limpiar las gafas, ligeramente humedecido.
Productos específicos para limpiar pantallas de LCD,
Limpiador antiestático.
Hay que tener en cuenta que existen 2 tipos de pantallas: mates y brillantes; en cualquier caso mire en el manual de instrucciones de la pantalla cómo limpiarlo, o en su defecto al fabricante, ya que la limpieza de un monitor con productos no destinados a tal fin pueden dejar manchas en la pantalla de forma permanente.
Tecnologías
Monitores analógicos
La mayoria de los monitores de ordenador modernos pueden mostrar un número infinito de colores diferentes en el espacio de color RGB cambiando las señales de vídeo analógico roja, verde y azul en intensidades varibles y contínuas. Éstos han usado prácticamente de forma exclusiva escaneo progresivo desde mediados de la década de los 80. Mientras muchos de los primeros monitores de plasma y cristal líquido tenían exclusivamente conexiones analógicas, todas las señales de estos monitores atraviesan una sección completamente digital antes de la visualización.
Mientras que conectores similares (13W3, BNC, etc…) se fueron usando en otras plataformas, el IBM PC y los sistemas compatibles se estandarizaron en el conector VGA.
Combinación digital y analógica
Los primeros conectores de monitor externos y digitales popularizados, como el DVI-I y los varios conectores breakout basados en él, incluían las señales analógicas compatibles con VGA y las señales digitales compatibles con los nuevos monitores de pantalla plana en el mismo conector.
Monitores Digitales
Los nuevos conectores que se han creado tienen sólo señal de vídeo digital. Varios de ellos, como los HDMI y DisplayPort, también ofrecen audio integrado y conexiones de datos.
Ventajas y desventajas
Ventajas de las pantallas LCD:
El grosor es inferior por lo que pueden utilizarse en portátiles.
Cada punto se encarga de dejar o no pasar la luz, por lo que no hay moire.
La geometría es siempre perfecta, lo determina el tamaño del píxel
Desventajas de las pantallas LCD:
Sólo pueden reproducir fielmente la resolución nativa, con el resto, se ve un borde negro, o se ve difuminado por no poder reproducir medios píxeles.
Por sí solas no producen luz, necesitan una fuente externa.
Si no se mira dentro del cono de visibilidad adecuado, desvirtúan los colores.
El ADC y el DAC de un monitor LCD para reproducir colores limita la cantidad de colores representable.
El ADC (Convertidor Digital a Analógico) en la entrada de video analógica (cantidad de colores a representar).
El DAC (Convertidor Analógico a Digital) dentro de cada píxel (cantidad de posibles colores representables).
en los CRT es la tarjeta gráfica la encargada de realizar esto, el monitor no influye en la cantidad de colores representables, salvo en los primeros modelos de monitores que tenían entradas digitales TTL en lugar de entradas analógicas.
Ventajas de las pantallas CRT:
Permiten reproducir una mayor variedad cromática.
Distintas resoluciones se pueden ajustar al monitor.
En los monitores de apertura de rejilla no hay moire vertical.
Desventajas de las pantallas CRT:
Ocupan más espacio (cuanto más fondo, mejor geometría).
Los modelos antiguos tienen la pantalla curva.
Los campos eléctricos afectan al monitor (la imagen vibra).
Para disfrutar de una buena imagen necesitan ajustes por parte del usuario.
En los monitores de apertura de rejilla se pueden apreciar varias líneas de tensión muy finas y difíciles de apreciar que cruzan la pantalla horizontalmente, se pueden apreciar con fondo blanco.
Datos técnicos, comparativos entre sí:
En los CRT, la frecuencia de refresco es la que tiene la tarjeta grafica, en los LCD no siempre es la que se le manda
Los CRT pueden tener modo progresivo y entrelazado, los LCD tiene otro método de representación.
En los CRT se pierde aproximadamente 1 pulgada del tamaño, que se utiliza para la sujeccion del tubo, en los CRT es prácticamente lo que ocupa el LCD.
El peso de un LCD se ve incrementado por la peana para darle estabilidad, pero el monitor en sí no pesa prácticamente nada.
Los LCD suelen necesitar de un transformador externo al monitor, en los CRT toda la electrónica va dentro del monitor.
En los LCD el consumo es menor, y la tensión de utilización por parte de la electrónica también.
En los CRT pueden aparecer problemas de "quemar" el fosforo de la pantalla, esto ocurre al dejar una imagen fija durante mucho tiempo, como la palabra "insert coin" en las recreativas, en los LCD los problemas pueden ser de píxeles defectuosos (siempre encendido o, siempre apagado), aparte de otros daños.
El parpadeo de ambos tipos de pantallas es debido a la baja frecuencia de refresco, unido a la persistencia del brillo del fosforo, y a la memoria de cada píxel en un CRT y LCD respectivamente, que mitigan este defecto.
Con baja velocidad de refresco y un tiempo grande de persistencia del fósforo, no hay parpadeo, pero si la persistencia del fosforo es baja y el refresco es bajo, se produce este problema. Sin embargo esto puede causar un efecto de desvanecimiento o visión borrosa, al permanecer aún encendido un punto, en el siguiente refresco de la pantalla.
Impresora
Una impresora es un periférico de ordenador que permite producir una copia permanente de textos o gráficos de documentos almacenados en formato electrónico, imprimiéndolos en medios físicos, normalmente en papel o transparencias, utilizando cartuchos de tinta o tecnología láser. Muchas impresoras son usadas como periféricos, y están permanentemente unidas al ordenador por un cable. Otras impresoras, llamadas impresoras de red, tienen un interfaz de red interno (típicamente wireless o Ethernet), y que puede servir como un dispositivo para imprimir en papel algún documento para cualquier usuario de la red.
Además, muchas impresoras modernas permiten la conexión directa de aparatos de multimedia electrónicos como las tarjetas CompactFlash, Secure Digital o Memory Stick, pendrives, o aparatos de captura de imagen como cámaras digitales y escáneres. También existen aparatos multifunción que constan de impresora, escáner o máquinas de fax en un solo aparato. Una impresora combinada con un escáner puede funcionar básicamente como una fotocopiadora.
Las impresoras suelen diseñarse para realizar trabajos repetitivos de poco volumen, que no requieran virtualmente un tiempo de configuración para conseguir una copia de un determinado documento. Sin embargo, las impresoras son generalmente dispositivos lentos (10 páginas por minuto es considerado rápido), y el coste por página es relativamente alto.
Para trabajos de mayor volumen existen las imprentas, que son máquinas que realizan la misma función que las impresoras pero están diseñadas y optimizadas para realizar trabajos de impresión de gran volumen como sería la impresión de periódicos. Las imprentas son capaces de imprimir cientos de páginas por minuto o más.
Las impresoras han aumentado su calidad y rendimiento, lo que ha permitido que los usuarios puedan realizar en su impresora local trabajos que solían realizarse en tiendas especializadas en impresión.
Impresoras monocromáticas, color o de fotos
Una impresora a color produce imágenes de múltiples colores, a partir de la combinación simultánea de al menos tres de los siguientes colores fundamentales: el magenta, el cyan y el amarillo. La cantidad depositada en la hoja de cada uno de estos, produce visualmente la sensación de todos los demás. El color negro acompaña y mejora la impresión de diversas tonalidades. Este sistema se conoce con el nombre de Sistema CMYK.
Existen dispositivos profesionales y semiprofesionales, que se utilizan en casas de revelado fotográfico o en el hogar. Estos dispositivos suelen ser conocidos como impresora fotográfica, impresora con calidad fotográfica o bases de impresión fotográfica. Estos dispositivos imprimen en color, produciendo imágenes que imitan el rango de colores y resoluciones de los métodos de revelado fotográfico previos a esta tecnología.
Métodos de impresión
La elección del motor de impresión tiene un efecto substancial en los trabajos a los que una impresora esta destinada. Hay diferentes tecnologías que tienen diferentes niveles de calidad de imagen, velocidad de impresión, coste, ruido y además, algunas tecnologías son inapropiadas para ciertos tipos de medios físicos (como papel carbón o transparencias).
Otro aspecto de la tecnología de impresión que es frecuentemente olvidado es la resistencia a la alteración: tinta líquida como de una cabeza de inyección de tinta son absorbidos por las fibras del papel, y por eso los documentos impresos con tinta líquida son más difíciles de alterar que los que están impresos por toner o tinta sólida, que no penetran por debajo de la superficie del papel.
Tóner
Las impresoras de láser e impresoras térmicas utilizan este método para adherir tóner al medio. Trabajan utilizando el principio Xerografía que está funcionando en la mayoría de las fotocopiadoras: adhiriendo tóner a un tambor de impresión sensible a la luz, y utilizando electricidad estática para transferir el tóner al medio de impresión al cual se une gracias al calor y la presión. Las impresoras láser son conocidas por su impresión de alta calidad, buena velocidad de impresión y su bajo costo por copia; son las impresoras más comunes para muchas de las aplicaciones de oficina de propósito general. Son menos utilizadas por el consumidor generalmente debido a su alto coste inicial. Las impresoras láser están disponibles tanto en color como en monocromo. El advenimiento de láseres de precisión a precio razonable ha hecho a la impresora monocromática basada en tóner dominante en aplicaciones para la oficina. Otro tipo de impresora basada en tóner es la impresora LED la cual utiliza una colección de LEDs en lugar de láser para causar la adhesión del tóner al tambor de impresión. El tóner (del inglés, toner), también denominado tinta seca por analogía funcional con la tinta, es un polvo fino, normalmente de color negro, que se deposita en el papel que se pretende imprimir por medio de atracción electrostática. Una vez adherido el pigmento, éste se fija en el papel por medio de presión o calor adecuados. Debido a que en el proceso no intervienen diluyentes, originalmente se ha denominado Xerografía, del griego xeros que significa seco.
Inyección de tinta (Ink Jet)
Las impresoras de inyección de tinta (Ink Jet) rocían hacia el medio cantidades muy pequeñas de tinta, usualmente unos picolitros. Para aplicaciones de color incluyendo impresión de fotos, los métodos de chorro de tinta son los dominantes, ya que las impresoras de alta calidad son poco costosas de producir. Virtualmente todas las impresoras de inyección son dispositivos a color; algunas, conocidas como impresoras fotográficas, incluyen pigmentos extra para una mejor reproducción de la gama de colores necesaria para la impresión de fotografías de alta calidad (y son adicionalmente capaces de imprimir en papel fotográfico, en contraposición al papel normal de oficina).
Las impresoras de inyección de tinta consisten en inyectores que producen burbujas muy pequeñas de tinta que se convierten en pequeñísimas gotitas de tinta. Los puntos formados son el tamaño de los pequeños pixels. Las impresoras de inyección pueden imprimir textos y gráficos de alta calidad de manera casi silenciosa.
Existen dos métodos para inyectar la tinta:
Método térmico. Un impulso eléctrico produce un aumento de temperatura (aprox. 480ºC durante microsegundos) que hace hervir una pequeña cantidad de tinta dentro de una cámara formando una burbuja de vapor que fuerza su salida por los inyectores. Al salir al exterior, este vapor se condensa y forma una minúscula gota de tinta sobre el papel. Después, el vacío resultante arrastra nueva tinta hacia la cámara. Este método tiene el inconveniente de limitar en gran medida la vida de los inyectores, es por eso que estos inyectores se encuentran en los cartuchos de tinta.
Método piezoeléctrico. Cada inyector está formado por un elemento piezoeléctrico que, al recibir un impulso eléctrico, cambia de forma aumentando bruscamente la presión en el interior del cabezal provocando la inyección de una partícula de tinta. Su ciclo de inyección es más rápido que el térmico.
Las impresoras de inyección tienen un coste inicial mucho menor que las impresoras láser, pero tienen un coste por copia mucho mayor, ya que la tinta necesita ser repuesta frecuentemente. Las impresoras de inyección son también más lentas que las impresoras láser, además de tener la desventaja de dejar secar las páginas antes de poder ser manipuladas agresivamente; la manipulación prematura puede causar que la tinta (que esta adherida a la página en forma liquida) se mueva.
Tinta sólida (Solid Ink)
Las impresoras de tinta sólida, también llamadas de cambio de fase, son un tipo de impresora de transferencia termal pero utiliza barras sólidas de tinta a color CMYK (similar en consistencia a la cera de las velas). La tinta se derrite y alimenta una cabeza de impresión operada por un cristal piezoeléctrico (por ejemplo cuarzo). La cabeza distribuye la tinta en un tambor engrasado. El papel entonces pasa sobre el tambor al tiempo que la imagen se transfiere al papel.
Son comúnmente utilizadas como impresoras a color en las oficinas ya que son excelentes imprimiendo transparencias y otros medios no porosos, y pueden conseguir grandes resultados. Los costes de adquisición y utilización son similares a las impresoras láser.
Las desventajas de esta tecnología son el alto consumo energético y los largos periodos de espera (calentamiento) de la maquina. También hay algunos usuarios que se quejan de que la escritura es difícil sobre las impresiones de tinta sólida (la cera tiende a repeler la tinta de los bolígrafos), y son difíciles de alimentar de papel automáticamente, aunque estos rasgos han sido significantemente reducidos en los últimos modelos. Además, este tipo de impresora solo se puede obtener de un único fabricante, Xerox, como parte de su línea de impresoras de oficina Xerox Phaser. Previamente las impresoras de tinta sólida fueron fabricadas por Tektronix, pero vendió su división de impresión a Xerox en el año 2000.
Impacto (Impact)
Las impresoras de impacto se basan en la fuerza de impacto para transferir tinta al medio, de forma similar a las máquinas de escribir, están típicamente limitadas a reproducir texto. En su momento dominaron la impresión de calidad. Hay dos tipos principales:
Impresora de margarita llamada así por tener los tipos contenidos radialmente en una rueda, de ahí su aspecto de una margarita.
Impresora de bola llamada así por tener todos los tipos contenidos en una esfera. Es el caso de las máquinas de escribir eléctricas IBM Selectric
Las impresoras golpe o impacto trabajan con un cabezal en el que hay agujas, estas agujas golpean una cinta, similar al de una maquina de escribir, que genera la impresión de la letra.
Matriz de puntos (Dot-Matrix)
En el sentido general, muchas impresoras se basan en una matriz de píxeles o puntos que, juntos, forman la imagen más grande. Sin embargo, el término matriz o de puntos se usa específicamente para las impresoras de impacto que utilizan una matriz de pequeños alfileres para crear puntos precisos. Dichas impresoras son conocidas como matriciales. La ventaja de la matriz de puntos sobre otras impresoras de impacto es que estas pueden producir imágenes gráficas además de texto. Sin embargo, el texto es generalmente de calidad más pobre que las impresoras basadas en impacto de tipos.
Algunas sub-clasificaciones de impresoras de matriz de puntos son las impresoras de alambre balístico y las impresoras de energía almacenada.
Las impresoras de matriz de puntos pueden estar basadas bien en caracteres o bien en líneas, refiriéndose a la configuración de la cabeza de impresión.
Las impresoras de matriz de puntos son todavía de uso común para aplicaciones de bajo costo y baja calidad como las cajas registradoras. El hecho de que usen el método de impresión de impacto les permite ser usadas para la impresión de documentos autocopiativos como los recibos de tarjetas de crédito, donde otros métodos de impresión no pueden utilizar este tipo de papel. Las impresoras de matriz de puntos han sido superadas para el uso general en computación.
Sublimación de tinta (Dye-sublimation o Dye-sub)
Las impresoras de sublimación de tinta emplean un proceso de impresión que utiliza calor para transferir tinta a medios como tarjetas de plástico, papel o lienzos. El proceso consiste usualmente en poner un color cada vez utilizando una cinta que tiene paneles de color. Estas impresoras están principalmente pensadas para aplicaciones de color de alta calidad, incluyendo fotografía a color, y son menos recomendables para texto. Primeramente utilizadas en las copisterías, cada vez más se están dirigiendo a los consumidores de impresoras fotográficas.
Trazador de imagen (Plotter)
Los plotter sirven para hacer impresiones de dibujo de planos de arquitectura, ingeniería, diseño industrial, etc., para la impresión de láminas, posters, ampliaciones fotográficas, gigantografías, carteles en rutas, vía pública, señalización, etc. Existen dos clases de ploter según el uso de sus tintas, a base de agua o solventes. Un caso particular es el plotter de corte, que corta un medio adhesivo que luego se fijará a otra superficie, desde camisetas a carrocerías.
Lenguajes de descripción de página y formatos de impresión
Un lenguaje de descripción de página (PDL) es un medio de codificar cada elemento de un documento para poder así transmitirlo a la impresora para que ésta lo imprima. Hay dos tipos fundamentales de PDLs:
PostScript
Lenguaje de control de impresora
Velocidad de impresión
La velocidad de las primeras impresoras se medía en unidad de caracteres por segundo. Las impresoras más modernas son medidas en páginas por minuto. Estas medidas se usan principalmente como una herramienta de marketing y no están bien estandarizadas. Normalmente la medida páginas por minuto se refiere a documentos monocromáticos más que a documentos con dibujos densos que normalmente se imprimen mucho más lento.
El negocio de las impresoras
A menudo se utiliza el modelo comercial de las maquinillas y las cuchillas de afeitar en el negocio de las impresoras. Las compañías pueden vender una impresora por debajo de su coste, y obtener beneficios de los cartuchos de tinta, papel u otras partes que se reemplazan. Esto ha causado disputas legales respecto al derecho de otras compañías distintas al fabricante de la impresora de vender cartuchos de tinta compatibles. Para proteger al modelo comercial de las maquinillas y las cuchillas de afeitar muchos fabricantes invierten considerables sumas en desarrollo de nuevas tecnologías y su patentamiento.
Otros fabricantes, en reacción a los desafíos que trae este modelo comercial, apuntan a obtener mayores beneficios de las impresoras y menos de los cartuchos de tinta, promoviendo los menores precios de éstos últimos a través de campañas de publicidad. Esto genera dos propuestas bien diferentes: "impresora barata - tinta cara" o "impresora cara - tinta barata". Finalmente, la decisión del consumidor depende de su tasa de interés de referencia o su preferencia intertemporal. Cartuchos, tinta y papel
Tanto los cartuchos, como la tinta y el papel son 3 elementos imprescindibles para poder realizar copias con una impresora, y el saber escoger el elemento más adecuado en función del tipo de impresión que se pretende realizar puede aumentar el rendimiento de nuestra impresora hasta límites insospechados.
Cartuchos
En el caso de las impresoras láser, la vida útil del cartucho depende de la cantidad de tóner que contenga y cuando el tóner se agota, el cartucho debe ser reemplazado. En el caso de que el cartucho y el OPC (órgano sensible fotoconductivo) se encuentren en compartimentos separados, cuando se agota el tóner sólo se reemplaza el cartucho, pero en el caso de que el OPC esté dentro del cartucho se deben cambiar ambos, aumentando considerablemente el gasto. La situación es más crítica en el caso de las impresoras láser a color.
En las impresoras de chorros de tinta la vida útil del cartucho depende de la duración de la tinta, aunque muchos cartuchos se pueden rellenar de nuevo lo que ayuda a reducir el gasto de comprar uno nuevo aunque el uso excesivo de un cartucho puede provocar que realice sus impresiones con menor calidad.
Tinta
Existen dos tipos de tinta para impresoras:
Tinta penetrante de secado lento: Se utiliza principalmente para impresoras monocromáticas.
Tinta de secado rápido: Se usa en impresoras a color, ya que en estas impresoras, se mezclan tintas de distintos colores y éstas se tienen que secar rápidamente para evitar la distorsión.
El objetivo de todo fabricante de tintas para impresoras es que sus tintas puedan imprimir sobre cualquier medio y para ello desarrollan casi diariamente nuevos tipos de tinta con composiciones químicas diferentes.
Papel
Actualmente, cuando se quiere hacer una copia de alta calidad en una impresora se ha de usar papel satinado de alta calidad. Este papel resulta bastante caro y en el caso de querer hacer muchas copias en calidad fotográfica su coste sería muy alto. Por ello, los fabricantes desarrollan nuevas impresoras que permitan obtener impresiones de alta calidad sobre papel común.
Algunos fabricantes, como por ejemplo Epson, fabrican su propio papel.
Posibles problemas de impresión
Problemas con el papel
Si no se tiene cuidado a la hora de seleccionar el tipo de papel adecuado para la impresora o en el momento de colocar el papel pueden aparecer pequeños problemas. Puede que la mala colocación del papel de lugar a que la impresora no detecte el papel, para lo que bastará con volver a colocarlo bien. Esta mala colocación o una mala elección del papel también puede dar lugar a que durante la impresión se produzca un atasco debido a que la impresora ha tomado varias hojas a la vez, por lo que se debe ser cuidadoso a la hora de situar el papel en la bandeja y no se debe sobrecargar con mucho papel esta bandeja
Problemas de tinta
En ocasiones al imprimir documentos o fotografías pueden aparecer bandas horizontales que hacen empeorar la calidad de la impresión. Aunque este problema puede estar ocasionalmente relacionado con una mala elección del papel de impresión generalmente se debe a problemas de tinta en impresiones de inyección de tinta. Una causa posible es la configuración de calidad de la impresión, puesto que el documento puede requerir una configuración de mayor calidad de la impresora. Otras posibles causa pueden ser que la tinta del cartucho se está agotando o que los cabezales están sucios.
Formatos de definición de caracteres: Truetype
Fue creado por Apple para no depender tecnológicamente de los tipos PostScript de Adobe, pero su calidad resultó ser inferior. Fue comprada por Microsoft lo cual ha contribuido a que no llegara a desaparecer. La principal fortaleza de TrueType es que ofrece a los diseñadores de fuentes un gran grado de control sobre la forma que sus fuentes se muestran a diferentes tamaños.
El problema con la mayoría de los programas es que no usan normalmente el truetype. En general cargan las fuentes en estilo Postscript y se descartan todas las insinuaciones, esto es una gran perdida para fuentes con alta calidad. Aparte del diseño de la fuente, hay que tener en cuenta otras dos claves para la calidad de fuente: el perfil del carácter y la insinuación. Solo algunas fundiciones actualmente producen fuentes que exploten al máximo el potencial de insinuación de truetype. Ahora hay aplicaciones que convierten un Type 1 de Postscript en un truetype, pero son los manuscritos mejores que los generados automáticamente.
Otras impresoras
Algunas otras clases de impresoras son importantes por razones históricas o para usos especiales, entre ellas están las siguientes:
Impresoras de sublimación de tinta, usadas a veces para impresiones de alta calidad en color o fotográficas.
Teletipo
Impresora térmica (papel sensible al calor)
Impresora térmica de cera (Xerox/Tektronix)
Impresora térmica sobre papel metalizado (Sinclair ZX Printer, concebida para los Sinclair ZX80, Sinclair ZX81 y Sinclair ZX Spectrum)
Microsphere (papel especial)
Fotocopiadora multifunción
Router ADSL
El router ADSL es un dispositivo que permite conectar uno o varios equipos o incluso una red de área local (LAN)
Realmente se trata de varios componentes en uno. Realiza las funciones de:
Puerta de enlace, ya que proporciona salida hacia el exterior a una red local.
Router: cuando le llega un paquete procedente de Internet, lo dirige hacia la interfaz destino por el camino correspondiente, es decir, es capaz de encaminar paquetes IP.
Módem ADSL: modula las señales enviadas desde la red local para que puedan transmitirse por la línea ADSL y demodula las señales recibidas por ésta para que los equipos de la LAN puedan interpretarlos. De hecho, existen configuraciones formadas por un módem ADSL y un router que hacen la misma función que un router ADSL.
Punto de acceso wireless: algunos router ADSL permiten la comunicación vía Wireless (sin cables) con los equipos de la red local.
Como se puede ver, los avances tecnológicos han conseguido introducir la funcionalidad de cuatro equipos en uno sólo.
Interfaz ADSL
El cable telefónico de par de cobre que tenemos todos en casa se diseñó inicialmente para la transmisión de voz. Al comienzo de la era de las comunicaciones digitales se comenzó a utilizar para la transmisión de datos. El sistema era fácil: los "unos" (que no dejan de ser más que un impulso de tensión de unos 5 voltios durante un tiempo determinado) y "ceros" (o ausencia de esa tensión por el mismo periodo de tiempo) de que estaban compuestas las señales digitales que genera el ordenador no podían circular por el cable telefónico. Para poder hacerlo se "modulaban", es decir, se convertían en un sonido que sí puede transmitirse. Las señales que se recibían lo hacían en forma de sonido que, a su vez, eran demoduladas y convertidas de nuevo en señales eléctricas ("unos" y "ceros"). Esto lo hacía un modem (modulador - demodulador). Es como si silbáramos con dos notas distintas (una para los "unos" y otra para los "ceros") por el teléfono. Todo el ancho de banda que admite el cable es empleado por la transmisión de datos. Este tipo de tecnología se denomina analógica.
Posteriormente se crea la tecnología RDSI que hizo posible que por los cables de teléfono pudiesen circular los "unos" y "ceros" puros, sin modular, como impulsos eléctricos que son. Ésta es la única tecnología de transmisión de datos verdaderamente digital. Esta tecnología presenta, sin embargo, un inconveniente, que se considera insalvable: las características electrónicas del famoso cable telefónico impide que se puedan transmitir datos en forma digital a una velocidad superior a 64 kBps. Para aumentar la velocidad se emplean varias líneas telefónicas. Se puede hablar y enviar datos por una línea básica porque está compuesta por dos líneas individuales, una de voz y otra de datos.
Entonces surge ADSL. En contra de lo que se cree, no es una tecnología digital, sino tan analógica como el antiguo modem de 56 KBps. La diferencia estriba en un elemento definitivo: el oído humano no es capaz de oír todo el rango de frecuencias que produce la voz (el mismo principio empleado para poder comprimir música). De este modo, se aplica un filtro sofométrico que deja pasar sólo el rango de frecuencias audibles y descarta las restantes, tanto por encima como por debajo de este rango. Es la función que desempeña el microfiltro que se pone en los teléfonos en una línea ADSL. En este espacio que queda libre se colocan diversas frecuencias portadoras moduladas con datos igual que hacía el modem. El aumento en la velocidad del ADSL viene dado porque, según va aumentando el nivel tecnológico, es posible meter más frecuencias portadoras en esos espacios libres, pues los filtros que separan unas portadoras de otras son cada vez más selectivos.
El router ADSL proporciona acceso a Internet a través de una línea ADSL, por lo que la interfaz que comunica con el exterior debe adaptarse a este medio. Por ello, este dispositivo lleva una interfaz RJ11 para conectar el cable telefónico. Existen routers que disponen de dos conexiones RJ11 para poder transmitir sobre dos líneas y así duplicar la capacidad de transmisión. Además, debe de estar provisto de un modulador para adecuar las señales de datos a las frecuencias en las que trabaja la tecnología ADSL y de un demodulador para poder interpretar las señales que le llegan desde el exterior.
Interfaz LAN
Por el otro lado está el conjunto de equipos o la red de área local a la cual se quiere dar conexión a Internet. En esta parte hay más posibilidades para realizar la comunicación. Las más comunes son Ethernet y Wireless, incluso hay dispositivos que proporcionan ambas a la vez.
Para el primer caso, el router ADSL debe tener una o varias interfaces Ethernet. A cada una de estas interfaces se pueden conectar los equipos directamente o bien subredes comunicadas por medio de un concentrador (hub) o un conmutador (switch).
Para el caso de una interfaz Wireless, la comunicación se realiza sin cables. Simplemente hay que ubicar el equipo que se quiere conectar a Internet con una interfaz de estas características en una zona que tenga cobertura.
Otra interfaz que pueden ofrecer los routers ADSL es por puerto USB. Lo normal en este caso es conectar un sólo equipo al router por este puerto.
Fabricantes de routers ADSL
SMC
Belkin
Asus
2Wire
3Com
Alcatel
Cisco
Comtrend
D-Link
Huawei
Linksys
Nokia
Netgear
Xavi
Thomson
U.S. Robotics
ZyXEL
Air-Link
Encore
Supergrass
Kozumi
Billion
Tarjeta gráfica
Una placa o tarjeta gráfica, tarjeta de vídeo, tarjeta aceleradora de gráficos o adaptador de pantalla, es una tarjeta de expansión para una computadora, encargada de procesar los datos provenientes de la CPU y transformarlos en información comprensible y representable en un dispositivo de salida, como un monitor o televisor. Las tarjetas gráficas más comunes son las disponibles para las computadoras compatibles con la IBM PC, debido a la enorme popularidad de éstas, pero otras arquitecturas también hacen uso de este tipo de dispositivos.
Es habitual que se utilice el mismo término tanto a las habituales tarjetas dedicadas y separadas como a las GPU integradas en la placa base.
Algunas tarjetas gráficas han ofrecido funcionalidades añadidas como captura de vídeo, sintonización de TV, decodificación MPEG-2[1] y MPEG-4 o incluso conectores Firewire, de ratón, lápiz óptico o joystick.
Las tarjetas gráficas no son dominio exclusivo de los PC; contaron o cuentan con ellas dispositivos como los Commodore Amiga (conectadas mediante las ranuras Zorro II y Zorro III), Apple II, Apple Macintosh, Spectravideo SVI-328, equipos MSX y, por supuesto, en las videoconsolas modernas, como la Wii, la Playstation 3 y la Xbox360.
Historia
La historia de las tarjetas gráficas da comienzo a finales de los años 1960, cuando se pasa de usar impresoras como elemento de visualización a utilizar monitores. Las primeras tarjetas sólo eran capaces de visualizar texto a 40x25 u 80x25, pero la aparición de los primeros chips de video como el Motorola 6845 permiten comenzar a dotar a los equipos basados en bus S-100 o Eurocard de capacidades gráficas. Junto con las tarjetas que añadían un modulador de televisión fueron las primeras en recibir el término tarjeta de video.
El éxito del ordenador doméstico y las primeras videoconsolas hacen que por abaratamiento de costes (mayoritariamente son diseños cerrados), esos chips vayan integrados en la placa madre. Incluso en los equipos que ya vienen con un chip gráfico se comercializan tarjetas de 80 columnas, que añadían un modo texto de 80x24 u 80x25 caracteres, principalmente para ejecutar soft CP/M (como las de los Apple II y Spectravideo SVI-328).
Curiosamente la tarjeta de vídeo que viene con el IBM PC, que con su diseño abierto herencia de los Apple II popularizará el concepto de tarjeta gráfica intercambiable, es una tarjeta de sólo texto. La MDA (Monochrome Display Adapter), desarrollada por IBM en 1981, trabajaba en modo texto y era capaz de representar 25 líneas de 80 caracteres en pantalla. Contaba con una memoria de vídeo de 4KB, por lo que sólo podía trabajar con una página de memoria. Se usaba con monitores monocromo, de tonalidad normalmente verde.A partir de ahí se sucedieron diversas controladoras para gráficos, resumidas en la tabla adjunta.
VGA tuvo una aceptación masiva, lo que llevó a compañías como ATI, Cirrus Logic y S3 Graphics, a trabajar sobre dicha tarjeta para mejorar la resolución y el número de colores. Así nació el estándar SVGA (Super VGA). Con dicho estándar se alcanzaron los 2 MB de memoria de vídeo, así como resoluciones de 1024 x 768 puntos a 256 colores.
Los competidores del PC, Commodore Amiga 2000 y Apple Macintosh reservaron en cambio esa posibilidad a ampliaciones profesionales, integrando casi siempre la GPU base (que batía en potencia con total tranquilidad a las tarjetas gráficas de los PCs del momento) en sus placas madre. Esta situación se perpetúa hasta la aparición del Bus PCI, que sitúa a las tarjetas de PC al nivel de los buses internos de sus competidores, al eliminar el cuello de botella que representaba el Bus ISA. Aunque siempre por debajo en eficacia (con la misma GPU S3 ViRGE, lo que en un PC es una tarjeta gráfica avanzada deviene en acelerador 3D profesional en los Commodore Amiga con ranura Zorro III), la fabricación masiva (que abarata sustancialmente los costes) y la adopción por otras plataformas del Bus PCI hace que los chips gráficos VGA comiencen a salir del mercado del PC.
La evolución de las tarjetas gráficas dio un giro importante en 1995 con la aparición de las primeras tarjetas 2D/3D, fabricadas por Matrox, Creative, S3 y ATI, entre otros. Dichas tarjetas cumplían el estándar SVGA, pero incorporaban funciones 3D. En 1997, 3dfx lanzó el chip gráfico Voodoo, con una gran potencia de cálculo, así como nuevos efectos 3D (Mip Mapping, Z-Buffering, Antialiasing...). A partir de ese punto, se suceden una serie de lanzamientos de tarjetas gráficas como Voodoo2 de 3dfx, TNT y TNT2 de NVIDIA. La potencia alcanzada por dichas tarjetas fue tal que el puerto PCI donde se conectaban se quedó corto. Intel desarrolló el puerto AGP (Accelerated Graphics Port) que solucionaría los cuellos de botella que empezaban a aparecer entre el procesador y la tarjeta. Desde 1999 hasta 2002, NVIDIA dominó el mercado de las tarjetas gráficas (comprando incluso la mayoría de bienes de 3dfx)[7] con su gama GeForce. En ese período, las mejoras se orientaron hacia el campo de los algoritmos 3D y la velocidad de los procesadores gráficos. Sin embargo, las memorias también necesitaban mejorar su velocidad, por lo que se incorporaron las memorias DDR a las tarjetas gráficas. Las capacidades de memoria de vídeo en la época pasan de los 32 MB de GeForce, hasta los 64 y 128 MB de GeForce 4.
La mayoría de videoconsolas de sexta generación y sucesivos utilizan chips gráficos derivados de los más potentes aceleradores 3D de su momento. Los Apple Macintosh incorporan chips de NVIDIA y ATI desde el primer iMac, y los modelos PowerPC con bus PCI o AGP pueden usar tarjetas gráficas de PC con BIOS no dependientes de CPU.
En 2006, NVIDIA y ATI se repartían el liderazgo del mercado[] con sus series de chips gráficos GeForce y Radeon, respectivamente.
Componentes
GPU
La GPU, acrónimo de «graphics processing unit», que significa «unidad de procesamiento gráfico» es un procesador (como la CPU) dedicado al procesamiento de gráficos; su razón de ser es aligerar la carga de trabajo del procesador central y, por ello, está optimizada para el cálculo en coma flotante, predominante en las funciones 3D. La mayor parte de la información ofrecida en la especificación de una tarjeta gráfica se refiere a las características de la GPU, pues constituye la parte más importante de la tarjeta. Dos de las más importantes de dichas características son la frecuencia de reloj del núcleo, que en 2006 oscilaba entre 250 MHz en las tarjetas de gama baja y 750 MHz en las de gama alta, y el número de pipelines (vertex y fragment shaders), encargadas de traducir una imagen 3D compuesta por vértices y líneas en una imagen 2D compuesta por píxeles.
Memoria de vídeo
Según la tarjeta gráfica esté integrada en la placa base (bajas prestaciones) o no, utilizará la memoria RAM propia del ordenador o dispondrá de una propia. Dicha memoria es la memoria de vídeo o VRAM. Su tamaño oscila entre 128 MB y 1 GB. La memoria empleada en 2006 estaba basada en tecnología DDR, destacando DDR2, GDDR3,GDDR4 y GDDR5. La frecuencia de reloj de la memoria se encontraba entre 400 MHz y 3,6 GHz.
Han conseguido hacer memorias GDDR5 a 7GHZ, gracias al proceso de reducción de 50 nm, permitiendo un gran ancho de banda en buses muy pequeños (incluso de 64 bits)
Una parte importante de la memoria de un adaptador de vídeo es el Z-Buffer, encargado de gestionar las coordenadas de profundidad de las imágenes en los gráficos 3D.
RAMDAC
El RAMDAC es un conversor de [señal digitaldigital]] a analógico de memoria RAM. Se encarga de transformar las señales digitales producidas en el ordenador en una señal analógica que sea interpretable por el monitor. Según el número de bits que maneje a la vez y la velocidad con que lo haga, el conversor será capaz de dar soporte a diferentes velocidades de refresco del monitor (se recomienda trabajar a partir de 75 Hz, nunca con menos de 60).[9] Dada la creciente popularidad de los monitores digitales el RAMDAC está quedando obsoleto, puesto que no es necesaria la conversión analógica si bien es cierto que muchos conservan conexión VGA por compatibilidad.
Salidas
Los sistemas de conexión más habituales entre la tarjeta gráfica y el dispositivo visualizador (como un monitor o un televisor) son:
DA-15 conector RGB usado mayoritariamente en los Apple Macintosh
Digital TTL DE-9 : usado por las primitivas tarjetas de IBM (MDA, CGA y variantes, EGA y muy contadas VGA)
SVGA: estándar analógico de los años 1990; diseñado para dispositivos CRT, sufre de ruido eléctrico y distorsión por la conversión de digital a analógico y el error de muestreo al evaluar los píxeles a enviar al monitor.
DVI: sustituto del anterior, fue diseñado para obtener la máxima calidad de visualización en las pantallas digitales como los LCD o proyectores. Evita la distorsión y el ruido al corresponder directamente un píxel a representar con uno del monitor en la resolución nativa del mismo.
S-Video: incluido para dar soporte a televisores, reproductores de DVD, vídeos, y videoconsolas.
Otras no tan extendidas en 2007 son:
S-Video implementado sobre todo en tarjetas con sintonizador TV y/o chips con soporte de video NTSC/PAL
Vídeo Compuesto: analógico de muy baja resolución mediante conector RCA.
Vídeo por componentes: utilizado también para proyectores; de calidad comparable a la de SVGA, dispone de tres clavijas (Y, Cb y Cr).
HDMI: tecnología de audio y vídeo digital cifrado sin compresión en un mismo cable.
Interfaces con la placa base
En orden cronológico, los sistemas de conexión entre la tarjeta gráfica y la placa base han sido, principalmente:
Slot MSX : bus de 8 bits usado en los equipos MSX
ISA: arquitectura de bus de 16 bits a 8 MHz, dominante durante los años 1980; fue creada en 1981 para los IBM PC.
Zorro II usado en los Commodore Amiga 2000 y Commodore Amiga 1500.
Zorro III usado en los Commodore Amiga 3000 y Commodore Amiga 4000
NuBus usado en los Apple Macintosh
Processor Direct Slot usado en los Apple Macintosh
MCA: intento de sustitución en 1987 de ISA por IBM. Disponía de 32 bits y una velocidad de 10 MHz, pero era incompatible con los anteriores.
EISA: respuesta en 1988 de la competencia de IBM; de 32 bits, 8.33 MHz y compatible con las placas anteriores.
VESA: extensión de ISA que solucionaba la restricción de los 16 bits, duplicando el tamaño de bus y con una velocidad de 33 MHz.
PCI: bus que desplazó a los anteriores a partir de 1993; con un tamaño de 32 bits y una velocidad de 33 MHz, permitía una configuración dinámica de los dispositivos conectados sin necesidad de ajustar manualmente los jumpers. PCI-X fue una versión que aumentó el tamaño del bus hasta 64 bits y aumentó su velocidad hasta los 133 MHz.
AGP: bus dedicado, de 32 bits como PCI; en 1997 la versión inicial incrementaba la velocidad hasta los 66 MHz.
PCIe: interfaz serie que desde 2004 empezó a competir contra AGP, llegando a doblar en 2006 el ancho de banda de aquel. No debe confundirse con PCI-X, versión de PCI.
En la tabla adjunta[10] [11] se muestran las características más relevantes de algunos de dichos interfaces.
Dispositivos refrigerantes
Debido a las cargas de trabajo a las que son sometidas, las tarjetas gráficas alcanzan temperaturas muy altas. Si no es tenido en cuenta, el calor generado puede hacer fallar, bloquear o incluso averiar el dispositivo. Para evitarlo, se incorporan dispositivos refrigerantes que eliminen el calor excesivo de la tarjeta. Se distinguen dos tipos:
Disipador: dispositivo pasivo (sin partes móviles y, por tanto, silencioso); compuesto de material conductor del calor, extrae este de la tarjeta. Su eficiencia va en función de la estructura y la superficie total, por lo que son bastante voluminosos.
Ventilador: dispositivo activo (con partes móviles); aleja el calor emanado de la tarjeta al mover el aire cercano. Es menos eficiente que un disipador y produce ruido al tener partes móviles.
Aunque diferentes, ambos tipos de dispositivo son compatibles entre sí y suelen ser montados juntos en las tarjetas gráficas; un disipador sobre la GPU (el componente que más calor genera en la tarjeta) extrae el calor, y un ventilador sobre él aleja el aire caliente del conjunto.
Alimentación
Hasta ahora la alimentación eléctrica de las tarjetas gráficas no había supuesto un gran problema, sin embargo, la tendencia actual de las nuevas tarjetas es consumir cada vez más energía. Aunque las fuentes de alimentación son cada día más potentes, el cuello de botella se encuentra en el puerto PCIe que sólo es capaz de aportar una potencia de 150 W.[12]Por este motivo, las tarjetas gráficas con un consumo superior al que puede suministrar PCIe incluyen un conector (PCIe power connector)[13] que permite una conexión directa entre la fuente de alimentación y la tarjeta, sin tener que pasar por la placa base, y, por tanto, por el puerto PCIe.
Aun así, se pronostica que no dentro de mucho tiempo las tarjetas gráficas podrían necesitar una fuente de alimentación propia, convirtiéndose dicho conjunto en dispositivos externos.[1]
Tipos de tarjetas gráficas
Tarjeta MDA
"Monochrome Display Adapter" o Adaptador monocromo. Fue lanzada por IBM como una memoria de 4 KB de forma exclusiva para monitores TTL (que representaban los clásicos caracteres en ambar o verde). No disponía de gráficos y su única resolución era la presentada en modo texto (80x25) en caracteres de 14x9 puntos, sin ninguna posibilidad de configuración.
Básicamente esta tarjeta usa el controlador de vídeo para leer de la ROM la matriz de puntos que se desea visualizar y se envía al monitor como información serie. No debe sorprender la falta de procesamiento gráfico, ya que, en estos primeros PCs no existían aplicaciones que realmente pudiesen aprovechar un buen sistema de vídeo. Prácticamente todo se limitaba a información en modo texto.
Este tipo de tarjeta se identifica rápidamente ya que incluye (o incluia en su dia) un puerto de comunicación para la impresora ¡Una asociación más que extraña a día de hoy!
Tarjeta CGA
"Color Graphics Array" o "Color graphics adapter" según el texto al que se recurra. Aparece en el año 1981 también de la mano de IBM y fue muy extendida. Permitia matrices de caracteres de 8x8 puntos en pantallas de 25 filas y 80 columnas, aunque solo usaba 7x7 puntos para representar los caracteres. Este detalle le imposibilitaba el representar subrayados, por lo que los sustituía por diferentes intensidades en el caracter en cuestión.En modo gráfico admitía resoluciones de hasta 640x200. La memoria era de 16 KB y solo era compatible con monitores RGB y Compuestos. A pesar de ser superior a la MDA, muchos usuarios preferian esta ultima dado que la distancia entre puntos de la rejilla de potencial en los monitores CGA era mayor. El tratamiento del color, por supuesto de modo digital, se realizaba con tres bits y uno más para intensidades. Así era posible lograr 8 colores con dos intensidades cada uno, es decir, un total de 16 tonalidades diferentes pero no reproducibles en todas las resoluciones tal y como se muestra en el cuadro adjunto.
Esta tarjeta tenia un fallo bastante habitual y era el conocido como "snow". Este problema era de caracter aleatorio y consistía en la aparición de "nieve" en la pantalla (puntos brillantes e intermitentes que distorsionaban la imagen). Tanto era así que algunas BIOS de la época incluían en su SETUP la opción de eliminación de nieve ("No snow").
Tarjeta HGC
"Hercules Graphics Card" o más popularmente conocida como Hércules (nombre de la empresa productora), aparece en el año 1982, con gran éxito convirtiéndose en un estandar de vídeo a pesar de no disponer del soporte de las rutinas de la BIOS por parte de IBM. Su resolución era de 720x348 puntos en monocromo con 64 KB de memoria. Al no disponer de color, la única misión de la memoria es la de referenciar cada uno de los puntos de la pantalla usando 30,58 KB para el modo gráfico (1 bit x 720 x 348)y el resto para el modo texto y otras funciones. Las lecturas se realizaban a una frecuencia de 50 HZ, gestionadas por el controlador de vídeo 6845. Los caracteres se dibujaban en matrices de 14x9 puntos.
Fabricantes
En el mercado de las tarjetas gráficas hay que distinguir dos tipos de fabricantes:
De chips: generan exclusivamente la GPU. Los dos más importantes son:
ATI
NVIDIA
GPU integrado en el chipset de la placa base: también destaca Intel además de los antes citados NVIDIA y ATI.
Otros fabricantes como Matrox o S3 Graphics tienen una cuota de mercado muy reducida.
De tarjetas: integran los chips adquiridos de los anteriores con el resto de la tarjeta, de diseño propio. De ahí que tarjetas con el mismo chip den resultados diferentes según la marca.
En la tabla adjunta se muestra una relación de los dos fabricantes de chips y algunos de los fabricantes de tarjetas con los que trabajan.API para gráficos
A nivel de programador, trabajar con una tarjeta gráfica es complicado; por ello, surgieron interfaces que abstraen la complejidad y diversidad de las tarjetas gráficas. Los dos más importantes son:
Direct3D: lanzada por Microsoft en 1996, forma parte de la librería DirectX. Funciona sólo para Windows. Utilizado por la mayoría de los videojuegos comercializados para Windows.
OpenGL: creada por Silicon Graphics a principios de los años 1990; es gratuita, libre y multiplataforma. Utilizada principalmente en aplicaciones de CAD, realidad virtual o simulación de vuelo. Está siendo desplazada del mercado de los videojuegos por Direct3D.
Efectos gráficos
Algunas de las técnicas o efectos habitualmente empleados o generados mediante las tarjetas gráficas son:
Antialiasing: retoque para evitar el aliasing, efecto que aparece al representar curvas y rectas inclinadas en un espacio discreto y finito como son los píxeles del monitor.
Shader: procesado de píxeles y vértices para efectos de iluminación, fenómenos naturales y superficies con varias capas, entre otros.
HDR: técnica novedosa para representar el amplio rango de niveles de intensidad de las escenas reales (desde luz directa hasta sombras oscuras).
Mapeado de texturas: técnica que añade detalles en las superficies de los modelos, sin aumentar la complejidad de los mismos.
Motion Blur: efecto de emborronado debido a la velocidad de un objeto en movimiento.
Depth Blur: efecto de emborronado adquirido por la lejanía de un objeto.
Lens flare: imitación de los destellos producidos por las fuentes de luz sobre las lentes de la cámara.
Efecto Fresnel (reflejo especular): reflejos sobre un material dependiendo del ángulo entre la superficie normal y la dirección de observación. A mayor ángulo, más reflectante.
Errores comunes
Confundir a la GPU con la tarjeta gráfica. Aunque muy importante, no todas las GPUs y adaptadores de gráficos van en tarjeta ni son el único determinante de su calidad y rendimiento
Considerar el término tarjeta de video como privativo del PC y compatibles. Esas tarjetas se usan en equipos no PC e incluso sin procesador Intel y sus chips en videoconsolas.
Confundir al fabricante de la GPU con la marca de la tarjeta. Actualmente los mayores fabricantes de chip gráficos en el mercado son NVIDIA y ATI Technologies. Esto se debe a que se encargan solamente, de hacer los chip gráficos (GPU)
Véase también
Gráficos 3D por computadora
OpenGL - API multiplataforma
Direct3D - API de la colección DirectX de Microsoft
GeForce - Ejemplo de una serie de procesadores gráficos
Z-Buffer - Espacio de memoria donde se gestiona la profundidad en los gráficos
PC 99
Tarjeta de sonido
Una tarjeta de sonido o placa de sonido es una tarjeta de expansión para computadoras que permite la entrada y salida de audio bajo el control de un programa informático llamado controlador (en inglés driver). El típico uso de las tarjetas de sonido consiste en proveer mediante un programa que actúa de mezclador, que las aplicaciones multimedia del componente de audio suenen y puedan ser gestionadas. Estas aplicaciones multimedia engloban composición y edición de video o audio, presentaciones multimedia y entretenimiento (videojuegos). Algunos equipos tienen la tarjeta ya integrada, mientras que otros requieren tarjetas de expansión. En el 2008 el hecho de que un equipo no incorpore tarjeta de sonido, puede observarse en computadores que por circunstancias profesionales no requieren de dicho servicio.
Características generales
Una tarjeta de sonido tópica, incorpora un chip de sonido que por lo general contiene el Conversor digital-analógico, el cual cumple con la importante función de "traducir" formas de ondas grabadas o generadas digitalmente en una señal analógica y viceversa. Esta señal es enviada a un conector (para auriculares) en donde se puede conectar cualquier otro dispositivo como un amplificador, un altavoz, etc. Para poder grabar y reproducir audio al mismo tiempo con la tarjeta de sonido debe poseer la característica "full-duplex" para que los dos conversores trabajen de forma independiente.
Los diseños más avanzados tienen más de un chip de sonido, y tienen la capacidad de separar entre los sonidos sintetizados (usualmente para la generación de música y efectos especiales en tiempo real utilizando poca cantidad de información y tiempo del microprocesador y quizá compatibilidad MIDI) y los sonidos digitales para la reproducción.
Esto último se logra con DACs (por sus siglas en inglés Digital-Analog-Conversor o Conversor-Digital-Analógico), que tienen la capacidad de reproducir múltiples muestras digitales a diferentes tonos e incluso aplicarles efectos en tiempo real como el filtrado o distorsión. Algunas veces, la reproducción digital de multi-canales puede ser usado para sintetizar música si es combinado con un banco de instrumentos que por lo general es una pequeña cantidad de memoria ROM o flash con datos sobre el sonido de distintos instrumentos musicales. Otra forma de sintetizar música en las PC es por medio de los "códecs de audio" los cuales son programas diseñados para esta función pero consumen mucho tiempo de microprocesador. Esta también nos sirve para teléfonos móviles en la tecnología celular del mundo moderno de tal modo que estos tengan una mayor capacidad de bulla. La mayoría de las tarjetas de sonido también tienen un conector de entrada o "Line In" por el cual puede entrar cualquier tipo de señal de audio proveniente de otro dispositivo como micrófonos, reproductores de casetes entre otros y luego así la tarjeta de sonido puede digitalizar estas ondas y guardarlas en el disco duro del computador.
Otro conector externo que tiene una tarjeta de sonido típica es el conector para micrófono. Este conector está diseñado para recibir una señal proveniente de dispositivos con menor voltaje al utilizado en el conector de entrada "Line-In".
Funcionalidades
Las operaciones básicas que permiten las tarjetas de sonido convencionales son las siguientes:
Grabación
La señal acústica procedente de un micrófono u otras fuentes se introduce en la tarjeta por los conectores. Esta señal se transforma convenientemente y se envía al computador para su almacenamiento en un formato específico.
Reproducción
La información de onda digital existente en la máquina se envía a la tarjeta. Tras cierto procesado se expulsa por los conectores de salida para ser interpretada por un altavoz u otro dispositivo.
Síntesis
El sonido también se puede codificar mediante representaciones simbólicas de sus características (tono, timbre, duración...), por ejemplo con el formato MIDI. La tarjeta es capaz de generar, a partir de esos datos, un sonido audible que también se envía a las salidas.
Aparte de esto, las tarjetas suelen permitir cierto procesamiento de la señal, como compresión o introducción de efectos. Estas opciones se pueden aplicar a las tres operaciones.
Componentes
La figura siguiente muestra un diagrama simplificado de los componentes típicos de una tarjeta de sonido. En él se indica cuál es la información que viaja por cada enlace.
Interfaz con placa madre
Sirve para transmitir información entre la tarjeta y el computador. Puede ser de tipo PCI, ISA, PCMCIA, USB, etc.
Buffer
La función del buffer es almacenar temporalmente los datos que viajan entre la máquina y la tarjeta, lo cual permite absorber pequeños desajustes en la velocidad de transmisión. Por ejemplo, si la CPU no envía un dato a tiempo, la tarjeta puede seguir reproduciendo lo que tiene en el buffer; si lo datos llegan demasiado rápido, se van guardando. Lo mismo pasa en sentido inverso. Muchos ordenadores realizan la transmisión por DMA. Esto permite transportar los datos entre la tarjeta y la memoria directamente, sin la intervención de la CPU, lo cual le ahorra trabajo.
DSP (Procesador de señal digital)
Procesador de señal digital. Es un pequeño microprocesador que efectúa cálculos y tratamientos sobre la señal de sonido, liberando así a la CPU de ese trabajo. Entre las tareas que realiza se incluye compresión (en la grabación) y descompresión (en la reproducción) de la señal digital. También puede introducir efectos acústicos tales como coros, reverberación, etc., a base de algoritmos.
Los DSP suelen disponer de múltiples canales para procesar distintos flujos de señal en paralelo. También pueden ser full-duplex, lo que les permite manipular datos en ambos sentidos simultáneamente.
ADC (Conversor analógico-digital)
Conversor analógico-digital. Se encarga de transformar la señal de sonido analógica en su equivalente digital. Esto se lleva a cabo mediante tres fases: muestreo, cuantificación y codificación. Como resultado se obtiene una secuencia de valores binarios que representan el nivel de tensión en un momento concreto.
El número de bits por muestra es fijo, y suele ser 16. La frecuencia de muestreo se puede controlar desde el PC, y normalmente es una fracción de 44.1kHz.
DAC (Conversor digital-analógico)
Conversor digital-analógico. Su misión es reconstruir una señal analógica a partir de su versión digital. Para ello el circuito genera un nivel de tensión de salida de acuerdo con los valores que recibe, y lo mantiene hasta que llega el siguiente. En consecuencia se produce una señal escalonada, pero con la suficiente frecuencia de muestreo puede reproducir fielmente la original.
Sintetizador FM (modulación de frecuencia)
La síntesis por modulación de frecuencias implementa uno de los métodos de sintetizar sonido a partir de información simbólica (MIDI). Su funcionamiento consiste en variar la frecuencia de una onda portadora sinusoidal en función de una onda moduladora. Con esto se pueden conseguir formas de onda complejas con múltiples armónicos, que son lo que define el timbre. El tono y volumen del sonido deseado los determinan la frecuencia fundamental y la amplitud de la onda.
Los primeros sintetizadores FM generaban una señal analógica. Sin embargo, posteriormente se han desarrollado versiones que trabajan digitalmente. Esto da más flexibilidad y por tanto más expresividad a la generación de ondas, a la vez que permite someter la señal a tratamiento digital.
Sintetizador por Tabla de Ondas
La síntesis mediante tabla de ondas es un método alternativo al FM. En vez de generar sonido de la nada, utiliza muestras grabadas de los sonidos de instrumentos reales. Estas muestras están almacenadas en formato digital en una memoria ROM incorporada, aunque también pueden estar en memoria principal y ser modificables. El sintetizador busca en la tabla el sonido que más se ajusta al requerido en cada momento. Antes de enviarlo realiza algunos ajustes sobre la muestra elegida, como modificar el volumen, prolongar su duración mediante un bucle, o alterar su tono a base de aumentar o reducir la velocidad de reproducción.
Este componente puede tener una salida analógica o digital, aunque es preferible la segunda. En general el sonido resultante es de mayor calidad que el de la síntesis FM.
Alternativamente, este proceso puede ser llevado a cabo enteramente por software, ejecutado por la CPU con muestras almacenadas en disco y un algoritmo apropiado (códecs de audio). Esta técnica es muy utilizada porque permite abaratar el coste de la tarjeta.
Mezclador
El mezclador tiene como finalidad recibir múltiples entradas, combinarlas adecuadamente, y encaminarlas hacia las salidas. Para ello puede mezclar varias señales (por ejemplo, sacar por el altavoz sonido reproducido y sintetizado) o seleccionar alguna de ellas (tomar como entrada el micrófono ignorando el Line-In). Este comportamiento se puede configurar por software.
Tanto las entradas como las salidas pueden proceder de la tarjeta o del exterior. El mezclador suele trabajar con señales analógicas, aunque también puede manejar digitales (S/PDIF).
Conectores
Son los elementos físicos en los que deben conectarse los dispositivos externos, los cuales pueden ser de entrada o de salida.
Casi todas las tarjetas de sonido se han adaptado al estándar PC 99 de Microsoft que consiste en asignarle un color a cada conector externo, de este modo:
Los conectores más utilizados para las tarjetas de sonido a nivel de usuario son los minijack al ser los más económicos. Con los conectores RCA se consigue mayor calidad ya que utilizan dos canales independientes, el rojo y el blanco, uno para el canal derecho y otro para el izquierdo.
A nivel profesional se utilizan las entras y salidas S/PDIF, también llamadas salidas ópticas digitales, que trabajan directamente con sonido digital eliminando las pérdidas de calidad en las conversiones.
Para poder trabajar con dispositivos MIDI se necesita la entrada y salida MIDI.
Aspectos de la señal
Muestreo de sonido
Para producir un sonido el altavoz necesita una posición donde golpear, que genera, dependiendo del lugar golpeado, una vibración del aire diferente que es la que capta el oído humano. Para determinar esa posición se necesita una codificación. Por lo tanto cuanto mayor número de bits se tenga, mayor número de posiciones diferentes se es capaz de representar.
Por ejemplo, si la muestra de sonido se codifica con 8 bits se tienen 256 posiciones diferentes donde golpear. Sin embargo con 16 bits se conseguirían 65536 posiciones. No se suelen necesitar más de 16 bits, a no ser que se quiera trabajar con un margen de error que impida que la muestra cambie significativamente.
Frecuencia de muestreo
Las tarjetas de sonido y todos los dispositivos que trabajan con señales digitales lo pueden hacer hasta una frecuencia límite, mientras mayor sea esta mejor calidad se puede obtener. Las tarjetas de sonido que incluían los primeros modelos de Apple Macintosh tenían una frecuencia de muestreo de 22050 Hz (22,05 KHz) de manera que su banda de frecuencias para grabar sonido y reproducirlo estaba limitada a 10 KHz con una precisión de 8 bits que proporciona una relación señal sobre ruido básica de solo 40 dB, las primeras tarjetas estereofónicas tenían una frecuencia de muestreo de 44100 Hz (igual que los reproductores de CD) con lo que la banda útil se extendió hasta los 20 KHz (alta calidad) pero se obtiene un sonido más claro cuando se eleva un poco esta frecuencia pues hace que los circuitos de filtrado funcionen mejor, por lo que los DAT (digital audio tape) tienen una frecuencia de conversión en sus convertidores de 48 KHz, con lo cual la banda se extiende hasta los 22 KHz.
Debe recordarse que la audición humana está limitada a los 16 ó 17 KHz, pero si los equipos se extienden más allá de este límite se tiene una mejor calidad, también que la frecuencia de muestreo (del convertidor) debe ser de más del doble que la banda que se pretende utilizar (teorema de Nyquist en la práctica).
Finalmente los nuevos formatos de alta definición usan frecuencias de muestreo de 96 KHz (para tener una banda de 40 KHz) y hasta 192 KHz, no porque estas frecuencias se puedan oír, sino porque así es más fácil reproducir las que si se oyen.
Canales de sonido y polifonía
Otra característica importante de una tarjeta de sonido es su polifonía. Es el número de distintas voces o sonidos que pueden ser tocados simultánea e independientemente. El número de canales se refiere a las distintas salidas eléctricas, que corresponden a la configuración del altavoz, como por ejemplo 2.0 (estéreo), 2.1 (estéreo y subwoofer), 5.1, etc. En la actualidad se utilizan las tarjetas de sonido envolvente (surround), principalmente Dolby Digital 8.1 o superior. El número antes del punto (8) indica el número de canales y altavoces satélites, mientras que el número después del punto (1) indica la cantidad de subwoofers. En ocasiones los términos voces y canales se usan indistintamente para indicar el grado de polifonía , no la configuración de los altavoces
Historia de las tarjetas de sonido para la arquitectura del IBM PC
Las tarjetas de sonido eran desconocidas para los ordenadores basados en el IBM PC hasta 1988, siendo el altavoz interno del PC el único medio para producir sonido del que se disponía. El altavoz estaba limitado a la producción de ondas cuadradas, que generaba sonidos descritos como "beeps". Algunas compañías, entre las que destacaba Access Software, desarrollaron técnicas para la reproducción del sonido digital en el altavoz del PC. El audio resultante, aunque funcional, sufría distorsiones, tenía un volumen bajo y normalmente requería de los recursos destinados al resto de procesos mientras los sonidos eran reproducidos. Otros modelos de ordenadores domésticos de los años 80 incluían soporte hardware para la reproducción de sonido digital y/o síntesis musical, dejando al IBM PC en desventaja cuando aparecieron las aplicaciones multimedia como la composición de música o los juegos.
Es importante destacar que el diseño inicial y el planteamiento de marketing de las tarjetas de sonido de la plataforma IBM PC no estaban dirigidas a los juegos, pero sí que se encontraban en aplicaciones de audio específicas como composición de música o reconocimiento de voz. Esto llevó al entorno de Sierra y otras compañías en 1988 a cambiar el enfoque de las tarjetas hacia los videojuegos.
Tarjeta de red
Tarjeta de Red ISA de 10MbpsAunque el término tarjeta de red se suele asociar a una tarjeta de expansión insertada en una ranura interna de un ordenador o impresora, se suele utilizar para referirse también a dispositivos embebidos en la placa madre del equipo, como las interfaces presentes en la videoconsola Xbox o los modernos notebooks. Igualmente se usa para expansiones con el mismo fin que en nada recuerdan a la típica tarjeta con chips y conectores soldados, como la interfaz de red para la Sega Dreamcast, las PCMCIA, o las tarjetas con conector y factor de forma CompactFlash y Secure Digital SIO utilizados en PDAs
Cada tarjeta de red tiene un número de identificación único de 48 bits, en hexadecimal llamado dirección MAC (no confundir con Apple Macintosh). Estas direcciones hardware únicas son administradas por el Institute of Electronic and Electrical Engineers (IEEE). Los tres primeros octetos del número MAC son conocidos como OUI e identifican a proveedores específicos y son designados por la IEEE.
Se denomina también NIC al chip de la tarjeta de red que se encarga de servir como interfaz de Ethernet entre el medio físico (por ejemplo un cable coaxial) y el equipo (por ejemplo un ordenador personal o una impresora). Es un chip usado en computadoras o periféricos tales como las tarjetas de red, impresoras de red o sistemas embebidos para conectar dos o más dispositivos entre sí a través de algún medio, ya sea conexión inalámbrica , cable UTP, cable coaxial, fibra óptica, etcétera.
La mayoría de tarjetas traen un zócalo vacío rotulado BOOT ROM, para incluir una ROM opcional que permite que el equipo arranque desde un servidor de la red con una imagen de un medio de arranque (generalmente un disquete), lo que permite usar equipos sin disco duro ni unidad de disquete. El que algunas placas madre ya incorporen esa ROM en su BIOS y la posibilidad de usar tarjetas CompactFlash en lugar del disco duro con sólo un adaptador, hace que comience a ser menos frecuente, principalmente en tarjetas de perfil bajo.
Token Ring
Las tarjetas para red Token Ring han caído hoy en día casi en desuso, debido a la baja velocidad y elevado costo respecto de Ethernet. Tenían un conector DE-9. También se utilizó el conector RJ-45 para las NICs (tarjetas de redes) y los MAUs (Multiple Access Unit- Unidad de múltiple acceso que era el núcleo de una red Token Ring)
ARCNET
Las tarjetas para red ARCNET utilizaban principalmente conectores BNC y/o RJ-45 aunque estas tarjetas ya pocos lo utilizan ya sea por su costo y otras desventajas...
Ethernet
Artículo principal: Ethernet
Las tarjetas de red Ethernet utilizan conectores RJ-45 (10/100/1000) BNC (10), AUI (10), MII (100), GMII (1000). El caso más habitual es el de la tarjeta o NIC con un conector RJ-45, aunque durante la transición del uso mayoritario de cable coaxial (10 Mbps) a par trenzado (100 Mbps) abundaron las tarjetas con conectores BNC y RJ-45 e incluso BNC / AUI / RJ-45 (en muchas de ellas se pueden ver serigrafiados los conectores no usados). Con la entrada de las redes Gigabit y el que en las casas sea frecuente la presencias de varios ordenadores comienzan a verse tarjetas y placas base (con NIC integradas) con 2 y hasta 4 puertos RJ-45, algo antes reservado a los servidores.
Pueden variar en función de la velocidad de transmisión, normalmente 10 Mbps ó 10/100 Mbps. Actualmente se están empezando a utilizar las de 1000 Mbps, también conocida como Gigabit Ethernet y en algunos casos 10 Gigabit Ethernet, utilizando también cable de par trenzado, pero de categoría 6, 6e y 7 que trabajan a frecuencias más altas.
Las velocidades especificadas por los fabricantes son teóricas, por ejemplo las de 100 Mbps (13,1 MB/s) realmente pueden llegar como máximo a unos 78,4Mbps (10,3 MB/s).

Wi-Fi
Artículo principal: Wi-Fi
También son NIC las tarjetas inalámbricas o wireless, las cuales vienen en diferentes variedades dependiendo de la norma a la cual se ajusten, usualmente son 802.11a, 802.11b y 802.11g. Las más populares son la 802.11b que transmite a 11 Mbps (1,375 MB/s) con una distancia teórica de 100 metros y la 802.11g que transmite a 54 Mbps (6,75 MB/s).
La velocidad real de transferencia que llega a alcanzar una tarjeta WiFi con protocolo 11.b es de unos 4Mbps (0,5 MB/s) y las de protocolo 11.g llegan como máximo a unos 20Mbps (2,6 MB/s).
Escáner de computadora
Un escáner de computadora (escáner proviene del idioma inglés scanner) es un periférico que se utiliza para convertir, mediante el uso de la luz, imágenes impresas a formato digital.
Los escáneres pueden tener accesorios como un alimentador de hojas automático o un adaptador para diapositivas y transparencias.
Al obtenerse una imagen digital se puede corregir defectos, recortar un área específica de la imagen o también digitalizar texto mediante técnicas de OCR. Estas funciones las puede llevar a cabo el mismo dispositivo o aplicaciones especiales.
Hoy en día es común incluir en el mismo aparato la impresora y el escáner. Son las llamadas impresoras multifunción.
Tipos de escáneres
Hay varios tipos. Hoy en día los más extendidos son los planos.
De rodillo. Como el escáner de un fax
De mano. En su momento muy económicos, pero de muy baja calidad. Prácticamente extintos.
Planos. Como el de las fotocopiadoras.
Cenitales. Para escanear elementos frágiles.
De tambor. Consiguen muy buena calidad de escaneo, pero son lentos y caros.
Otros tipos. Existen tipos de escáneres especializados en un trabajo determinado (por ejemplo para escanear microfilms, o para obtener el texto de un libro completo, para negativos...).
En los siguientes apartados se analizan los tipos más extendidos.
Escáner plano
También llamados escáneres de sobremesa, están formados por una superficie plana de vidrio sobre la que se sitúa el documento a escanear, generalmente opaco, bajo la cual un brazo se desplaza a lo largo del área de captura. Montados en este brazo móvil se encuentran la fuente de luz y el fotosensor (por lo general un CCD).
Conforme va desplazándose el brazo, la fuente de luz baña la cara interna del documento, recogiendo el sensor los rayos reflejados, que son enviados al software de conversión analógico/digital para su transformación en una imagen de mapa de bits, creada mediante la información de color recogida para cada píxel.
La mayoría de estos escáneres pueden trabajar en escala de grises (256 tonos de gris) y a color (24 y 32 bits) y por lo general tienen un área de lectura de dimensiones 22 x 28 cm. y una resolución real de escaneado de entre 300 y 2400 ppp, aunque mediante interpolación pueden conseguir resoluciones de hasta 19200 ppp.
Están indicados para digitalizar objetos opacos planos (como fotografías, documentos o ilustraciones) cuando no se precisa ni una alta resolución ni una gran calidad.
Algunos modelos admiten también adaptadores especiales para escanear transparencias, y otros poseen manipuladores de documento automáticos (Automatic Document Handler) que pueden aumentar el rendimiento y disminuir la fatiga del operador en el caso de grupos de documentos uniformes que se encuentran en condiciones razonablemente buenas.
Los escáneres planos son los más accesibles y usados, pues son veloces, fáciles de manejar, producen imágenes digitalizadas de calidad aceptable (sobre todo si están destinadas a la web) y son bastante baratos, pudiéndose adquirir uno de calidad media por menos de 120 €.
La mayor desventaja de estos escáneres es la limitación respecto al tamaño del documento a escanear, que queda limitado a los formatos DIN-A5 o DIN-A4.
Escáner cenital
Un escáner cenital (en inglés planetary scanner u orbital scanner) es un tipo de escáner que se utiliza para hacer copias digitales de libros o documentos que, por ser viejos o extremadamente valiosos, para que no se deterioren escaneándolos con otro tipo de escáner.
Estos escáneres consisten en una cámara montada en un brazo que toma fotos del elemento deseado. Su ventaja principal es que los libros no tienen que ser abiertos completamente (como pasa en la mayoría de los escáneres planos). El escaneo de volúmenes encuadernados se realiza gracias a que la fuente de luz y el sensor CCD se encuentran ensamblados a un brazo de trayectoria aérea.
En sus inicios el precio de estos escáneres era elevado y sólo se utilizaban en museos y archivos, pero en la actualidad la disponibilidad de cámaras digitales buenas y baratas han hecho que estos escáneres no resulten tan privativos.
Escáner de tambor
Los escáneres de tambor son los que más fielmente reproducen el documento original, ya que producen digitalizaciones de gran calidad y resolución (hasta 16.000 ppp de resolución óptica). Sus problemas son la velocidad de escaneo (son lentos), no son indicados para documentos de papel quebradizo porque es necesario curvarlo sobre el tambor y requieren un alto nivel de habilidad por parte del operador. Además, son bastante caros.
Utilizan una tecnología diferente a la del CCD. Los originales, normalmente transparencias (aunque se pueden escanear opacos también), se colocan en un cilindro transparente de cristal de gran pureza, que a su vez se monta en el escáner. El tambor gira entonces a gran velocidad mientras se hace la lectura de cada punto de la imagen. La fuente de luz suele ser un láser que se encuentra dentro del tambor (para transparencias) o fuera (para opacos), y el sensor es un tubo fotomultiplicador (PMT) que recibe la luz de un único punto de la imagen en cada instante.
Producen digitalizaciones de alta resolución y buena gama dinámica entre bajas y altas luces, con imágenes en colores primarios, que pueden ser convertidas en CMYK mientras el lector recorre la imagen.
Son muy caros, oscilando su precio, según modelos, entre 15.000 € y 200.000 €, por lo que suelen ser usados exclusivamente por empresas especializadas del sector de las artes gráficas (laboratorios, imprentas, editoriales, etc.).
Escáner para microfilm
Los escáneres para microfilm son dispositivos especializados en digitalizar películas en rollo, microfichas y tarjetas de apertura.
Puede ser difícil obtener una calidad buena y consistente en un escáner de este tipo, debido principalmente a que los suelen tener un funcionamiento complejo, la calidad y condición de la película puede variar y ofrecen una capacidad de mejora mínima. Son escáneres muy caros, existiendo pocas empresas que los fabriquen.
Escáner para transparencias
Los escáneres para transparencias se utilizan para digitalizar diapositivas, negativos fotográficos y documentos que no son adecuados para el escaneado directo. Pueden trabajar con varios formatos de película transparente, ya sea negativa, positiva, color o blanco y negro, de tamaño desde 35 mm hasta placas de 9 x 12 cm.
Existen dos modalidades de este tipo de escáneres:
Escáneres de 35 mm. Solo escanean negativos y transparencias, pero lo hacen a resoluciones muy altas.
Escáneres multiformato. Suelen capturar transparencias y negativos hasta formato medio o hasta formato de placas 4”x 5” o incluso 5”x 7”, tienen una resolución muy alta y un rango dinámico en ocasiones sorprendente, pero frecuentemente no permiten escanear opacos. El uso de medios transparentes por lo general produce imágenes con un buen rango dinámico, pero, dependiendo del tamaño del original, la resolución puede ser insuficiente para algunas necesidades.
La calidad obtenida es mayor que la que ofrecen los escáneres planos, aunque hay que tener cuidado con la presencia de motas de polvo o rascaduras en las transparencias, que pueden ocasionar la aparición de impurezas en la imagen digitalizada resultante.
Escáner de mano
Estos escáners son dispositivos manuales que son arrastrados sobre la superficie de la imagen a escanear. Escanear documentos de esta manera requiere una mano firme, entonces una desigual velocidad de exploración produce imágenes distorsionadas, normalmente un indicador luminoso sobre el escáner indica si la exploración fue demasiado rápida. Generalmente tienen un botón "Inicio", el cual es sostenido por el usuario durante la exploración; algunos interruptores para configurar la resolución óptica y un rodillo, lo que genera un reloj de pulso para sincronización con la computadora. La mayoría de escáneres de mano fueron en blanco y negro, y la luz generada por una serie de LEDs verdes para iluminar la imagen. Un típico escáner de mano también tenía un programa que abría una pequeña ventana a través de la cual se podía ver el documento que se escaneaba. Fueron populares durante la década de 1990 y, por lo general tenían un módulo de interfaz propietario específico para un determinado tipo de computadora, generalmente un Atari ST o Commodore Amiga.
Calidad del escáner
A los datos que obtienen los escáneres (normalmente imágenes RGB) se les aplica cierto algoritmo y se envían a la computadora mediante un interfaz de entrada/salida (normalmente SCSI, USB o LPT en máquinas anteriores al estándar USB). La profundidad del color depende de las características del vector de escaneado (la primera de las características básicas que definen la calidad del escáner) que lo normal es que sea de al menos 24 bits. Con 48 bits se obtiene una mejor calidad o profundidad del color.
Otro de los parámetros más relevantes de la calidad de un escáner es la resolución, medida en píxeles por pulgada (ppp). Los fabricantes de escáneres en vez de referirse a la resolución óptica real del escáner, prefieren hacer referencia a la resolución interpolada, que es mucho mayor gracias a la interpolación software.
Por hacer una comparación entre tipos de escáneres, en el año 2004 un escáner plano no muy caro tenía una resolución óptica de 1600 a 3200 ppp. Los más caros llegaban hasta los 5400 ppp. Un escáner de tambor tenía una resolución de 8000 a 14000 ppp.
El tercer parámetro más importante para dotar de calidad a un escáner es el rango de densidad. Si el escáner tiene un alto rango de densidad, significa que es capaz de reproducir sombras y brillos con una sola pasada.
Conexión con la computadora
El tamaño del fichero donde se guarda una imagen escaneada puede ser muy grande: una imagen con calidad de 24 bits un poco mayor que un A4 y descomprimida puede ocupar unos 100 megabytes. Los escáneres de hoy en día generan esta cantidad en unos pocos segundos, lo que quiere decir que se desearía poseer una conexión lo más rápida posible.
Antes los escáneres usaban conexiones paralelas que no podían ir más rápido de los 70 kilobytes/segundo, SCSI-II se adoptó para los modelos profesionales y aunque era algo más rápido (unos cuantos megabytes por segundo) era bastante más caro.
Hoy en día los modelos más recientes vienen equipados con conexión USB, que poseen una tasa de transferencia de 1.5 megapixel por segundo para los USB 1.1 y de hasta 60 megapixel por segundo para las conexiones USB 2.0, lo que elimina en gran medida el cuello de botella que se tenía al principio. Los dos estándares para interfaces existentes en el mercado de PC con Windows o Macs son:
TWAIN. Originalmente se utilizaba para uso doméstico o de bajo coste. Actualmente se usa también para el escaneado de gran volumen.
ISIS. Creado por Plondíxel Translations, que utiliza SCSI-II, se emplea en máquinas grandes destinadas a empresas.
Datos de salida
Al escanear se obtiene como resultado una imagen RGB no comprimida que puede transferirse a la computadora. Algunos escáneres comprimen y limpian la imagen usando algún tipo de firmware embebido. Una vez se tiene la imagen en la computadora, se puede procesar con algún programa de tratamiento de imágenes como Photoshop, Paint Shop Pro o GIMP y se puede guardar en cualquier unidad de almacenamiento como el disco duro.
Normalmente las imágenes escaneadas se guardan con formato JPEG, TIFF, mapa de bits o PNG dependiendo del uso que se le quiera dar a dicha imagen más tarde.
Cabe mencionar que algunos escáneres se utilizan para capturar texto editable (no sólo imágenes como se había visto hasta ahora), siempre y cuando la computadora pueda leer este texto. A este proceso se le llama OCR (Optical Carácter Recognition).
Escaneo de un documento
El escaneado de documentos es distinto al de imágenes, aunque use algunas técnicas de éste último. Aunque el escaneado de documentos puede hacerse en escáneres de uso general, la mayoría de la veces se realiza en escáneres especiales dedicados a éste propósito, fabricados por Canon, Fujitsu o Kodak entre otros. Los escáneres de documentos tienen bandejas de alimentación mayores a las de fotocopiadoras o escáneres normales.
Normalmente escanean a resolución inferior que los escáneres normales, de 150 ppp a 300 ppp, así evita ficheros de tamaño excesivo.
El escaneado se hace en escala de grises, aunque cabe la posibilidad de hacerlo a color. La mayoría son capaces de digitalizar a doble cara a velocidad máxima (de 20 a 150 páginas por minuto). Los más sofisticados llevan incorporado algún firmware que “limpia” el escaneo eliminando marcas accidentales. Normalmente se comprimen los datos escaneados al vuelo.
La mayoría de documentos escaneados se convierten en ficheros editables usando la tecnología OCR. Mediante los drivers ISIS y TWAIN se escanea el documento a formato TIFF, para pasar las páginas escaneadas a un procesador de texto, que almacena el fichero correspondiente.
El escaneado de libros implica dificultades técnicas adicionales. Algunos fabricantes han desarrollado escáneres especiales para éste cometido incluso haciendo uso de robots especiales encargados de pasar las páginas.
Cámara digital
Una cámara digital es una cámara fotográfica que, en vez de capturar y almacenar fotografías en películas fotográficas como las cámaras fotográficas convencionales, lo hace digitalmente mediante un dispositivo electrónico, o en cinta magnética usando un formato analógico como muchas cámaras de video.
Las cámaras digitales compactas modernas generalmente son multifuncionales y contienen algunos dispositivos capaces de grabar sonido y/o video además de fotografías. En este caso, al aparato también se lo denomina cámara filmadora digital. Actualmente se venden más cámaras fotográficas digitales que cámaras con película de 35 mm.[1]
Historia
Los conceptos de digitalizar imágenes en escáneres y convertir señales de video a digital anteceden al concepto de tomar cuadros fijos digitalizando señales de una matriz de elementos sensores discretos. Eugene F. Lally del Jet Propulsion Laboratory publicó la primera descripción de cómo producir fotos fijas en un dominio digital usando un fotosensor en mosaico.[2] El propósito era proporcionar información de navegación a los astronautas a bordo durante misiones espaciales. La matriz en mosaico registraba periódicamente fotos fijas de las localizaciones de estrellas y planetas durante el tránsito y cuando se acercaba a un planeta, proporcionaba información adicional de distancias para el orbitaje y como guía para el aterrizaje. El concepto incluyó elementos de diseño que presagiaban la primera cámara fotográfica digital.
Texas Instruments diseñó una cámara fotográfica análoga sin película en 1972, pero no se sabe si fue finalmente construida. La primera cámara digital registrada fue desarrollada por la empresa Kodak, que encargó la construcción de un prototipo al ingeniero Steven J. Sasson en 1975. Esta cámara usaba los entonces nuevos sensores CCD desarrollados por Fairchild Semiconductor en 1973. Su trabajo dio como fruto una cámara de aproximadamente 4 kg y que hacía fotos en blanco y negro con una resolución de 0,01 megapíxeles. Utilizó los novedosos chips de estado sólido del CCD desarrolladas por Fairchild Semiconductor en 1973. La cámara fotográfica registraba las imágenes en una cinta de cassette y tardó 23 segundos en capturar su primera imagen, en diciembre de 1975. Este prototipo de cámara fotográfica era un ejercicio técnico, no previsto para la producción.
Cámaras fotográficas electrónicas analógicas
Las cámaras fotográficas electrónicas de mano, en el sentido de un dispositivo hecho para ser llevado y utilizado como una cámara fotográfica de mano de película, aparecieron en 1981 con la demostración de Sony Mavica (cámara de vídeo magnética). Este modelo no debe ser confundido con las cámaras fotográficas más modernas de Sony que también usan el nombre de Mavica. Esta era una cámara fotográfica analógica basada en la tecnología de televisión que grababa en un "diskette de vídeo" de una pulgada x 2. Esencialmente era una cámara de vídeo que registraba imágenes fijas, 50 por disco en modo de campo y 25 por disco en modo del marco. La calidad de la imagen era considerada igual a la de televisiones de la época.
Las cámaras fotográficas electrónicas analógicas no parecen haber alcanzado el mercado hasta 1986 con la Canon RC-701. Canon mostró este modelo en las Olimpiadas de 1984, imprimiendo las imágenes en periódicos. Varios factores retrasaron la adopción extensa de cámaras fotográficas análogas: el coste (arriba de $20.000), calidad pobre de la imagen en comparación a la película, la carencia de las impresoras de calidad. La captura e impresión de una imagen requirió originalmente el acceso a equipo como un framegrabber, que estaba más allá del alcance del consumidor medio. Los discos de vídeo tuvieron después varios dispositivos lectores disponibles para ver en una pantalla, pero nunca fueron estandardizados al impulso de las computadoras.
Los primeros en adoptarlas tendieron a ser del medio noticiario, donde el coste fue superado por la utilidad y la capacidad de transmitir imágenes por líneas telefónicas. La calidad pobre de la imagen fue compensada por la resolución baja de los gráficos de periódico. Esta capacidad para transmitir imágenes sin recurrir a satélites era útil durante las protestas de Tiananmen de 1989 y la primera guerra del Golfo en 1991.
La primera cámara fotográfica analógica para venta a los consumidores pudo haber sido la Canon RC-250 Xapshot en 1988. Una cámara fotográfica análogica notable producida en el mismo año era el Nikon QV-1000C, que vendió aproximadamente 100 unidades y registraba imágenes en escalas de grises, y la calidad de impresión en periódico era igual a las cámaras fotográficas de película. En aspecto se asemejaba a una cámara fotográfica digital moderna réflex.
La llegada de cámaras fotográficas digitales verdaderas
La primera cámara fotográfica digital verdadera que registraba imágenes en un archivo de computadora fue probablemente el modelo DS-1P de Fuji, en 1988, que grababa en una tarjeta de memoria interna de 16 MB y utilizaba una batería para mantener los datos en la memoria. Esta cámara fotográfica nunca fue puesta en venta en los Estados Unidos. La primera cámara fotográfica digital disponible en el mercado fue la Dycam Model 1, en 1991, que también fue vendida con el nombre de Logitech Fotoman. Usaba un sensor CCD, grababa digitalmente las imágenes, y disponía de un cable de conexión para descarga directa en la computadora.[3] [4] [5]
En 1991, Kodak lanzó al mercado su modelo DCS-100, el primero de una larga línea de cámaras fotográficas profesionales SLR de Kodak que fueron basadas, en parte, en cámaras para película, a menudo de marca Nikon. Utilizaba un sensor de 1.3 megapixeles y se vendía en unos $13.000.
La transición a formatos digitales fue ayudado por la formación de los primeros estándares JPEG y MPEG en 1988, que permitieron que los archivos de imagen y vídeo se comprimieran para su almacenamiento. La primera cámara fotográfica dirigida a consumidores con una pantalla de cristal líquido en la parte posterior fue la Casio QV-10 en 1995, y la primera cámara fotográfica en utilizar tarjetas de memoria CompactFlash fue la Kodak DC-25 en 1996.
El mercado para las cámaras fotográficas digitales dirigidas al consumidor estaba formado originalmente por cámaras fotográficas de baja resolución. En 1997 se ofrecieron las primeras cámaras fotográficas para consumidores de un megapixel. La primera cámara fotográfica que ofreció la capacidad de registrar clips de vídeo pudo haber sido la Ricoh RDC-1 en 1995.
En 1999 con la introducción del Nikon D1, una cámara fotográfica de 2.74 megapixeles, que fue una de las primeras SLR digitales, la compañía se convirtió en un fabricante importante, y, con un costo inicial de menos de $6.000, era asequible tanto para fotógrafos profesionales como para consumidores de alto perfil. Esta cámara fotográfica también utilizaba lentes Nikon F, lo que significaba que los fotógrafos podrían utilizar muchas de las mismas lentes que ya tenían para sus cámaras de película.
En el 2003 se presentó la Digital Rebel de Canon, también conocida como la 300D, una cámara fotográfica dirigida a consumidores de 6 megapixeles y la primera DSLR que tenía un costo inferior a $1.000.
En el 2008 se presentó en la Feria de Alemania, una cámara LEICA de medio formato con una resolución de 37 Megapixeles.
Resolución de imagen
La resolución de una cámara fotográfica digital está limitada por el sensor de la cámara (generalmente un CCD o un Sensor CMOS) que responde a las señales de luz, substituyendo el trabajo de la película en fotografía tradicional. El sensor se compone de millones de “cubos” que se cargan en respuesta a la luz. Generalmente, estos cubos responden solamente a una gama limitada de longitudes de onda ligeras, debido a un filtro del color sobre cada uno. Cada uno de estos cubos se llama un píxel, y se utiliza un algoritmo de mosaicismo e interpolación para unir la imagen de cada gama de longitud de onda por pixel en una imagen del RGB donde están las tres imágenes por píxel para representar un color completo.
Los dispositivos CCD transportan la carga a través del chip hasta un conversor analógico-digital. Éste convierte el valor de cada uno de los píxeles en un valor digital midiendo la carga que le llega. Dependiendo del número de bits del conversor obtendremos una imagen con mayor o menor gama de color. Por ejemplo, si se utilizase un sólo bit tendríamos valores de 0 y 1, y sólo podríamos representar presencia o ausencia de luz, lo que supondría una imagen en blanco y negro puro.
Por otro lado, los aparatos CMOS contienen varios transistores en cada píxel. El proceso de conversión digital se produce en la propia estructura del sensor, por lo que no se necesita un conversor añadido. Su proceso de fabricación es más sencillo, y hace que las cámaras que utilizan esta tecnología resulten más baratas.
La cantidad de pixeles resultante en la imagen determina su tamaño. Por ejemplo una imagen de 640 pixeles de ancho por 480 pixeles de alto tendrá 307,200 pixels, o aproximadamente 307 kilopixeles; una imagen de 3872 pixeles de alto por 2592 pixeles de ancho tendrá 10.036.224 pixeles, o aproximadamente 10 megapixeles.
La cuenta de pixeles comúnmente es lo único que se muestra para indicar la resolución de una cámara fotográfica, pero esta es una idea falsa. Hay varios factores que afectan la resolución de un sensor. Algunos de estos factores incluyen el tamaño del sensor, la calidad de la lente y la organización de los pixeles (por ejemplo, una cámara fotográfica monocromática sin un mosaico de filtro Bayer tiene una resolución más alta que una cámara fotográfica de color típica). A muchas cámaras fotográficas compactas digitales se las critica por tener demasiados pixeles en relación al pequeño tamaño del sensor que incorporan.
Los pixeles excesivos pueden incluso conducir a una disminución de la calidad de la imagen. Pues cada sensor del pixel es tan pequeño que recoge muy pocos fotones, y así el cociente señal-ruido disminuirá. Esta disminución conduce a cuadros ruidosos, calidad pobre en sombras y generalmente a imágenes de pobre calidad.
Se estima que el mejor compromiso entre número de megapixels y la calidad de imagen en cámaras compactas se consigue con sensores de 6 megapixels.[6]
Mientras que la tecnología ha mejorado, los costos han disminuido dramáticamente.
Midiendo los "pixeles por dólar" como medida básica de valor para una cámara fotográfica digital, ha habido un continuo y constante aumento del número de pixeles comprados por dólar en las cámaras fotográficas nuevas que concuerda con los principios de la ley de Moore. Esta previsibilidad de los precios de la cámara fotográfica primero fue presentada en 1998 en la conferencia australiana de PMA DIMA por Barry Hendy y designada la "Ley de Hendy".
Métodos para capturar las imágenes
Desde que las primeras "cámaras" digitales fueron introducidas al mercado, han existido tres métodos principales de capturar la imagen, según configuración de hardware del sensor y de los filtros de color.
El primer método se denomina de disparo único, en referencia al número de veces que el sensor de la cámara fotográfica se expone a la luz que pasa a través de la lente. Los sistemas de disparo único utilizan un CCD con un filtro de Bayer, o tres sensores de imagen independientes (uno para cada uno de los colores primarios aditivos: rojo, verde, y azul) que se exponen a la misma imagen mediante un sistema óptico de separación de imagen.
El segundo método se denomina de multidisparo, porque el sensor se expone a la imagen en una secuencia de tres o más aperturas del obturador de la lente. Hay varios métodos de aplicación de esta técnica. El más común era originalmente utilizar un único sensor de imagen con tres filtros (de nuevo rojo, verde y azul) colocados delante del sensor para obtener la información aditiva del color. Otro método de multidisparo utiliza un solo CCD con un filtro de Bayer pero mueve la posición física del sensor en el plano del foco de la lente para componer una imagen de más alta resolución que la que el CCD permitiría de otra manera. Una tercera versión combina los dos métodos sin un filtro de Bayer en el sensor.
El tercer método se llama exploración porque el sensor se mueve a través del plano focal como el sensor de un explorador (scanner) de escritorio. Sus sensores lineares o tri-lineares utilizan solamente una sola línea de fotosensores, o tres líneas para los tres colores. En algunos casos, la exploración es lograda rotando la cámara fotográfica entera; una cámara fotográfica con línea rotativa ofrece imágenes de resolución total muy alta.
La elección del método para una captura dada, por supuesto, es determinada en gran parte por el tema a ser fotografiado. Es generalmente inadecuado intentar fotografiar un tema que se mueva con cualquier cosa que no sea un sistema de disparo único. Sin embargo, con sistemas de exploración o multidisparo, se obtiene la más alta fidelidad de color y tamaños y resoluciones más grandes. Esto hace de estas técnicas más atractivas para fotógrafos comerciales que trabajan con fotografías de temas inmóviles en formato grande.
Recientemente, las mejoras dramáticas en cámaras fotográficas de disparo único y el procesamiento de archivos RAW de imagen han hecho de las cámaras fotográficas de disparo único, basadas en CCD casi totalmente predominantes en fotografía comercial, para no mencionar fotografía digital en su totalidad. Las cámaras fotográficas de disparo único basadas en sensores CMOS suelen ser comunes.
Mosaicos, interpolación, y aliasing del filtro
En la mayoría de las cámaras fotográficas digitales del consumidor actual, un mosaico del filtro de Bayer se utiliza, conjuntamente con un filtro óptico del anti-aliasing para reducir el aliasing debido al muestreo reducido de las diversas imágenes del primario-color. Un algoritmo demosaicing se utiliza para interpolar la información del color para crear un arsenal completo de datos de la imagen del RGB. Las cámaras fotográficas que utilizan un acercamiento monoestable 3CCD del viga-divisor, tres-filtro multi-tiro a acercamiento, o el sensor de Foveon X3 no utiliza los filtros del anti-aliasing, ni demosaicing.
El soporte lógico inalterable en la cámara fotográfica, o un software en un programa raw del convertidor tal como cámara fotográfica del adobe raw, interpreta las informaciones en bruto del sensor para obtener una imagen completa del color, porque el modelo del color del RGB requiere tres valores de la intensidad para cada pixel: uno por cada uno para el rojo, el verde, y el azul (otros modelos del color, cuando están utilizados, también requieren tres o más valores por el pixel). Un solo elemento del sensor no puede registrar simultáneamente estas tres intensidades, y así que un arsenal del filtro del color (CFA) se debe utilizar para filtrar selectivamente un color particular para cada pixel.
El patrón del filtro de Bayer es un patrón de repetición del mosaico 2×2 de filtros ligeros, con verde unos en las esquinas opuestas y rojo y el azul en las otras dos posiciones. La parte elevada de verde se aprovecha de características del sistema visual humano, que determina brillo sobre todo del verde y es más sensible lejano al brillo que a la tonalidad o a la saturación. Un patrón del filtro de 4 colores se utiliza a veces, implicando a menudo dos diversas tonalidades del verde. Esto proporciona un color potencialmente más exacto, pero requiere un proceso levemente más complicado de la interpolación.
Los valores de la intensidad del color no capturados para cada pixel pueden ser interpolados (o ser conjeturados) de los valores de los pixeles adyacentes que representan el color que es calculado.
Conectividad
La mayor parte de las cámaras digitales se pueden conectar directamente a la computadora para transferir su información. Antiguamente las cámaras tenían que conectarse a través de un Puerto serial. El USB es el método más utilizado aunque algunas cámaras utilizan un puerto FireWire o Bluetooth. La mayor parte de las cámaras son reconocidas como un dispositivo de almacenamiento USB. Algunos modelos, por ejemplo la Kodak EasyShare One puede conectarse a la computadora vía red inalámbrica por el protocolo 802.11 (Wi-Fi).
Una alternativa común es el uso de un lector de tarjetas que pueda ser capaz de leer varios tipos de medios de almacenamiento, así como efectuar la transferencia de datos a la computadora a alta velocidad. El uso de un lector de tarjetas también evita que la batería de la cámara fotográfica se descargue durante el proceso de la transferencia directa, pues el dispositivo toma energía del puerto USB.
Un lector de tarjetas externo permite un adecuado acceso directo a las imágenes en una colección de medios de almacenamiento. Pero si solamente funciona con una tarjeta de almacenamiento, puede ser incómodo el desplazamiento hacia adelante y hacia atrás entre la cámara fotográfica y el lector. Muchas cámaras fotográficas modernas ofrecen el estándar de PictBridge, que permite el envío de datos directamente a las impresoras sin la necesidad de una computadora.
Integración
La tecnología actual permite la inclusión de cámaras digitales en varios aparatos de uso diario tales como teléfonos celulares. Otros dispositivos electrónicos pequeños (especialmente los utilizados para la comunicación) por ejemplo dispositivos PDA, computadoras portátiles y Blackberries contienen a menudo cámaras fotográficas digitales integradas. Además, algunos camcorders digitales incorporan una cámara fotográfica digital.
Debido a la limitada capacidad de almacenamiento y al énfasis de la utilidad por sobre la calidad en estos dispositivos integrados la gran mayoría utiliza el formato JPEG para guardar las imágenes ya que su gran capacidad de compresión compensa la pequeña pérdida de calidad que provoca.
Almacenamiento de imágenes
Tarjeta de memoria Compact Flash
Las cámaras digitales de los teléfonos celulares o también las cámaras de bajo precio utilizan memoria incorporada o memoria flash. Son de uso común las tarjetas de memoria: CompactFlash (CF), Secure Digital (SD), tarjetas xD y las tarjetas Memory Stick para las cámaras Sony. Anteriormente se utilizaba discos de 3 1/2" para el almacenamiento de imágenes.
Las fotos se almacenan en ficheros JPEG estándares o bien en formato TIFF o RAW para tener una mayor calidad de imagen pese al gran aumento de tamaño en el archivo. Los archivos de video se almacenan comúnmente en formato AVI, DV, MPEG, MOV, WMV etc.
Casi todas las cámaras digitales utilizan técnicas de compresión para aprovechar al máximo el espacio de almacenamiento. Las técnicas de compresión suelen aprovecharse de dos características comunes en las fotografías:
los patrones: en una imagen es muy común encontrarse con zonas en las que aparece el mismo color (o la misma secuencia) repetido varias veces (por ejemplo, una pared blanca). Este tipo de áreas pueden codificarse de manera que el espacio de almacenamiento necesario para ellas disminuya. Este tipo de compresión no suele conseguir grandes porcentajes de disminución.
la irrelevancia: igual que la codificación mp3 se aprovecha de la incapacidad del sistema auditivo para detectar ciertos sonidos (o la ausencia de estos), en las cámaras digitales se puede utilizar una compresión que consiste en eliminar información que la cámara ha captado, pero que el ojo humano va a ser incapaz de percibir.
Tarjetas de memoria
Tarjetas/Microdrives de CompactFlash: cámaras fotográficas típicamente más altas del profesional extremo. Los microdrives son discos duros reales en el factor de forma de CompactFlash. Los adaptadores permiten el uso de tarjetas SD en un dispositivo CompactFlash.
Memory Stick: un tipo de memoria flash propietaria fabricada por Sony.
SD/MMC: una tarjeta de memoria flash de tamaño pequeño que está suplantando gradualmente CompactFlash. El límite original del almacenamiento era 2 GB, que está siendo suplantado por las tarjetas de 4 GB. Las tarjetas de 4 GB no se reconocen en todas las cámaras fotográficas pues una revisión fue hecha al estándar SD como SDHC (alta capacidad del SD). Las tarjetas también tienen que ser ajustadas a formato en el formato del archivo FAT32 mientras que muchas cámaras fotográficas más viejas utilizan FAT16 que tenga un límite de la partición de 2 GB.
SD HDSC Nuevo formato de SD ~4GB: solamente algunas cámaras nuevas son compatibles con este sistema; asegura una mayor velocidad en la transferencia de datos.
Tarjeta de MiniSD: (un poco menos que la mitad) una tarjeta más pequeña usada en dispositivos tales como cámaras fotográficas en teléfonos móviles.
Tarjeta MicroSD: aún más pequeño que mini SD (menos de un cuarto) versión de la tarjeta SD. Utilizado en teléfonos móviles que incorporan funciones como cámara fotográfica, MP3, etc.
Tarjeta XD: creado por Fuji y Olympus en 2002, un formato más pequeño que una tarjeta SD.
SmartMedia: Un formato ahora obsoleto que compitió con CompactFlash, y fue limitado a 128MB de capacidad. Una de las diferencias principales era que SmartMedia tenía el regulador de la memoria integrado en el dispositivo de lectura, mientras que en CompactFlash estaba en la tarjeta. La tarjeta de tipo xD fue desarrollada como reemplazo para SmartMedia.
Memoria del punto de congelación: Una memoria flash serial del 2-4MB, usada en las cámaras fotográficas del gama baja de Mustek/Relisys Dimera.
Baterías
Las cámaras fotográficas digitales tienen requisitos de alta energía, y en un cierto plazo el tamaño ha llegado a ser cada vez más pequeño, que ha dado lugar a una necesidad en curso de desarrollar una batería lo suficientemente pequeña para caber en la cámara pero capaz de accionarla por un tiempo razonable.
Esencialmente existen dos amplias divisiones en los tipos de baterias que las cámaras digitales usan.
Baterías Portátiles
El primero son las baterías que tienen un factor disponible establecido de la forma, lo más comúnmente posible baterías AA, CR2, o CR-V3, con las baterías del AAA en un puñado de cámaras fotográficas. Las baterías CR2 y CR-V3 son de litio, y previsto pero no reutilizable. También se ven comúnmente en camcorders. Las baterías del AA son más comunes lejano; sin embargo, los acumuladores alcalinos no recargables son capaces de proporcionar bastante energía para un muy corto plazo en la mayoría de las cámaras fotográficas. La mayoría de las baterías del hidruro de níquel del AA del uso de los consumidores (NiMH) (véase también los cargadores y las baterías) en lugar de otro, que proporcionan una cantidad adecuada de energía y son recargables. Las baterías de NIMH no proporcionan tanta energía como las baterías del ion del litio, y también tienden para descargar cuando no están utilizadas. Están disponibles en varios grados del amperio hora (amperio hora) o del milli-ampere-hour (mAh), que afecta cuánto tiempo le dura funcionando. Típicamente los modelos del consumidor del alcance medio y lgunas cámaras fotográficas del extremo inferior utilizan las baterías disponibles; solamente cámaras fotográficas muy pocas de un DSLR los aceptan (por ejemplo, sigma SD10). Las baterías recargables del litio-ion RCR-V3 están también disponibles como alternativa para las baterías no recargables CR-V3.
Dispositivos autónomos
Un dispositivo autónomo, tal como una impresora de PictBridge, funciona sin necesidad de una computadora. La cámara fotográfica conecta con la impresora, que entonces las transferencias directas y las impresiones sus imágenes. Los registradores de algún DVD y las televisiones pueden leer tarjetas de memoria. Varios tipos de lectores de tarjetas de destello también tienen una capacidad de la salida de la TV.
Formatos
Los formatos más usados por las cámaras fotográficas digitales para almacenar imágenes son JPEG y TIFF.
Muchas cámaras fotográficas, especialmente las cámaras profesionales o DSLR, utilizan el formato raw (crudo). Una imagen raw está formada por el conjunto de pixels sin procesar obtenidos directamente del sensor de la cámara fotográfica. A menudo se utilizan los formatos propietarios de cada fabricante, tales como NEF para Nikon, CRW o CR2 para Canon, y MRW para Minolta. La firma Adobe Systems lanzó el formato DNG, un formato de imagen raw libre de derechos que ha sido adoptado por algunos fabricantes.
Los archivos raw debían ser procesados en programas de edición de imagen especializados pero con el tiempo los programas más usados, como Picasa de Google, agregaron el soporte para poder editarlos. Editar imágenes en formato raw permite una mayor flexibilidad en ajustes tales como modificar el balance de blancos, compensar la exposición y cambiar la temperatura de color. Esencialmente el formato raw permite al fotógrafo hacer ajustes importantes sin pérdida de calidad de imagen que de otra manera implicarían volver a tomar la fotografía.
Los formatos para video son AVI, DV, MPEG, MOV (a menudo con el motion JPEG), WMV, y ASF (básicamente iguales que WMV). Los formatos recientes incluyen MP4, que se basa en el formato de QuickTime y utiliza nuevos algoritmos de compresión para dar un plazo de tiempos de grabación más largos en el mismo espacio.
Otros formatos que se utilizan en las cámaras fotográficas pero no en las fotos son el DCF, una especificación ISO para la estructura y la asignación de nombres de archivo interna de la cámara fotográfica, DPOF que indica cuantas copias se deben imprimir y en que orden y el formato Exif, que utiliza etiquetas de metadatos para documentar los ajustes de la cámara fotográfica y la fecha y la hora en la que fueron obtenidas las fotografías.
Cámara digital.
Cámara fotográfica
Fotografía digital
Cámara de video
Tarjetas de memoria
Webcam
Cámara inteligente
Recarga: Splashpower
Puerto USB
Bluetooth