Mantenimiento de equipos informáticos by Granada Electricidad

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Centro Nacional de Información y Comunicación Educativa

Autores: Claudio Morán Flores Fernando Morán Flores ________________________________________________________

Ministerio de Educación y Ciencia Secretaría General de Educación y Formación Profesional Centro Nacional de Información y Comunicación Educativa

Introducción al curso de Mantenimiento de equipos informáticos 0.1 Breve historia 0.2 Estructura básica de un ordenador personal 0.3 Hardware y software 0.4 ¿Qué es un ordenador PC? 0.5 El PC y sus periféricos 1 Placa Madre 1.1 Tipos 1.1.1 Diferencias entre placas AT y ATX 1.2 Elementos que constituyen la placa madre. 1.2.1 Slots de expansión. 1.2.2 ROM, EPROM y EEPROM BIOS. 1.2.3 Batería y RAM CMOS. 1.2.4 Juego de Integrados (Chipset) 1.2.5 Chipset de Intel. 1.2.6 VIA Technologies. 1.2.7 Otros fabricantes de chipset. 1.3 El zócalo de la CPU. 1.4 Otros puertos para la conexión de dispositivos externos. 1.4.1 Puerto Paralelo de impresora. 1.4.2 Puerto serie RS-232. 1.4.3 Conector para joystick. 1.4.4 Conector PS/2 para ratón. 1.4.5 Conector para teclado. 1.5 Conclusión. 1.6 Configuración de la BIOS. 1.6.1 Opciones típicas de las BIOS. 1.7 Programas de análisis y diagnóstico. 1.7.1 Ciusbet Hardware BenchMark, 1.7.2 Everest Home Edition. 1.7.3 Passmark BurnIn Test Profesional. 1.7.4 SiSoft Sandra 1.8 Instalación de una placa madre. 1.8.1 Pasos que deberemos seguir 1.8.2 Fallos en el funcionamiento de la placa madre 2 El MICROPROCESADOR (µP) 2.1 Un poco de historia. 2.1.1 Llegaron los 16 Bits. 2.1.2 La familia i80XXX de Intel. 2.1.3 Cisc y Risc. 2.2 Otras Características. 2.2.1 Bus de datos. 2.2.2 Bus de direcciones. 2.2.3 Frecuencia. 2.2.4 Voltaje de alimentación y tecnología de fabricación. 2.2.5 MMX, 3DNow¡, SSE y Multimedia. 2.2.6 Otras tecnologías incorporadas en los microprocesadores actuales. 2.2.7 Memoria caché. 2.3 El zócalo. 2.3.1 Zócalos antiguos. 2.3.2 Zócalos actuales. 2.4 Microprocesadores Antiguos pero aún en uso. 2.5 Los microprocesadores actuales. 2.5.1 Microprocesadores de Intel. 2.5.2 Microprocesadores de AMD (American Micro Device). 2.5.3 Microprocesadores para portátiles. 2.6 Configuración de la BIOS. 2.6.1 Arward BIOS. 2.6.2 AMI WinBIOS. 2.7 Instalación de un microprocesador.

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2.7.1 Pasos que deberemos seguir. 2.7.2 Posibles problemas derivados del montaje del microprocesador. 3 Memorias. 3.1 Características. 3.2 Tipos 3.2.1 ROM. 3.2.2 PROM. 3.2.3 EPROM. 3.2.4 EEPROM o E2PROM. 3.2.5 RAM. 3.2.6 DRAM. 3.2.7 SRAM. 3.2.8 Tag RAM. 3.2.9 VRAM. 3.3 Módulos SIMM Y DIMM. 3.4 Memorias caché. 3.5 Instalación de un módulo de memoria. 3.5.1 Averías producidas en las memorias 4 Dispositivos de almacenamiento de datos 4.1 Discos Flexibles 4.1.1 Principio de funcionamiento 4.1.2 Estructura lógica de un disco flexible 4.1.3 Forma física del disco flexible de 3 ½” 4.1.4 El cable de datos 4.1.5 Diagnósticos 4.1.6 Instalación/Sustitución de una disquetera para discos flexibles 4.1.7 Averías en una disquetera para discos flexibles. 4.1.8 Mantenimiento de discos flexibles. 4.2 Discos duros 4.2.1 Principio de funcionamiento 4.2.2 Estructura de la información en un disco duro 4.2.3 Características constructivas de los discos duros 4.2.4 Cálculo de la capacidad del disco. 4.2.5 Modos CHS y LBA 4.2.6 Buses de conexión de discos duros 4.2.7 Prestaciones de los discos 4.2.8 Diagnósticos 4.2.9 Configuración de la BIOS para un disco duro 4.2.10 Instalación de un disco duro. 4.2.11 Averías en un disco duro. 4.3 CD-ROM 4.3.1 Principio de funcionamiento 4.3.2 Características de un lector óptico 4.3.3 Sistemas CAV y CLV 4.3.4 Sonido con CD-ROM 4.4 La grabadora de CD-ROM 4.4.1 Principio de funcionamiento 4.4.2 Formatos 4.4.3 Otras grabadoras DVD 4.4.4 La evolución del CD hacia el DVD 4.4.5 Tipos de DVD 4.4.6 Formatos para DVD 4.4.7 La tarjeta descompresora MPEG-2 4.4.8 Sistemas antipirateo 4.4.9 Software para grabadoras de CD-ROM y DVD 4.4.10 Fallos comunes a la hora de grabar un CD o un DVD 4.5 Instalación de una unidad de CD-ROM o DVD 4.5.1 Pasos a seguir para la instalación de una unidad CD-ROM o DVD 4.5.2 Problemas que se pueden encontrar

107 114 116 116 121 121 121 121 121 122 122 128 129 129 130 132 134 137 140 140 140 144 147 148 148 151 153 154 155 155 157 162 165 166 167 175 176 184 189 207 213 213 214 217 218 220 220 222 222 222 222 224 225 229 230 231 233 233 234 239

4.6 Copias de seguridad 4.6.1 Conexión de las unidades al ordenador 4.6.2 Unidades para copias de seguridad 4.6.3 Políticas para copias de seguridad 4.6.4 Los más utilizados 4.6.5 Tecnología MO 4.6.6 Unidades ZIP Tarjetas gráficas. 5.1 El sistema gráfico. 5.2 Historia. 5.3 Resolución y frecuencia de refresco. 5.4 Colores. 5.5 Utilidades y accesorios 5.6 Elementos de la tarjeta gráfica 5.6.1 Procesador gráfico 5.6.2 Memoria vídeo 5.6.3 RAMDAC 5.7 BUS de conexión AGP y PCI Express 5.8 Velocidad de una tarjeta gráfica 5.9 Drivers, controladores gráficos y códecs de vídeo 5.10 Conectores TV y vídeo: 5.11 Refrigeración 5.12 Explicación de algunas características y términos de las tarjetas gráficas. 5.12.1 Otros términos: 5.13 Diagnósticos y averías Monitores. 6.1 Características. 6.2 Otras prestaciones. 6.3 Controles y Menú OSD. 6.4 Tubo de imagen. 6.5 Pantallas planas LCD. 6.5.1 Principio de funcionamiento. 6.5.2 Características de los monitores LCD. 6.5.3 Calidad de un monitor LCD TFT. 6.5.4 Ventajas e inconvenientes de las pantallas LCD. 6.6 Averías en Monitores. 6.6.1 Cable de conexión. 6.6.2 Monitor. Tarjetas de sonido. 7.1 Digitalización del sonido. 7.1.1 Convertidor Analógico/Digital, ADC. 7.1.2 Convertidor Digital/Analógico, DAC. 7.1.3 Full Duplex. 7.2 Síntesis de sonidos. 7.2.1 FM. 7.2.2 Tabla de ondas (Wave Table). 7.2.3 DSP (Digital Signal Processor). 7.3 Sonido Dolby Digital y DTS. 7.4 Amplificación. 7.5 Conexiones de la tarjeta de sonido. 7.5.1 Entradas analógicas y digitales. 7.5.2 Salidas analógicas y digitales. 7.6 Altavoces. 7.7 MIDI. 7.8 Averías en una tarjeta de sonido y sistema de altavoces. El Teclado 8.1 El Teclado por dentro. 8.2 Distintos tipos de teclados para ordenadores PC. 8.2.1 Teclado QWERTY. 8.2.2 Teclados Ergonómicos.

240 240 241 241 242 243 245 248 248 249 250 251 253 253 253 256 257 258 258 259 263 266 267 270 271 286 286 294 294 296 300 301 306 308 309 310 311 312 315 316 317 319 320 321 321 322 323 324 326 327 327 329 332 336 336 342 343 345 346 346

8.2.3 Teclados Flexibles. 8.2.4 Teclados Inalámbricos. 8.2.5 Pantallas táctiles. 8.3 Conexiones del teclado. 8.4 Mapa del teclado, configuración y códigos. 8.5 Combinaciones de teclas En WINDOWS. 8.5.1 Combinaciones de teclas que utilizan la tecla Logo de Windows. 8.5.2 Teclas del sistema 8.5.3 Teclas para manejar cuadros de diálogo. 8.5.4 Otras teclas de interés 8.6 Averías en los teclados. 9 El Ratón. 9.1 Tipos de ratones. 9.2 Funcionamiento del ratón. 9.3 Controlador. 9.4 Tipos de conexión. 9.5 Trackball. 9.6 Touchpad. 9.7 Limpieza del ratón. 9.7.1 Ratones de bola. 9.7.2 Ratones ópticos. 9.8 Averías en los ratones. 10 Impresoras 10.1 Características de una impresora. 10.2 Tipos de impresoras. 10.2.1 Matriciales. 10.2.2 Chorro de tinta. 10.2.3 Inyección de tinta. 10.2.4 Láser. 10.2.5 Transferencia Térmica. 10.2.6 Transferencia térmica por sublimación. 10.3 Conexión e Instalación de una impresora. 10.3.1 Conexión puerto paralelo. 10.3.2 Conexión por puerto serie RS-232. 10.3.3 Conexión por puerto USB. 10.4 Conectar varios ordenadores a una impresora. 10.4.1 Conmutador de impresoras. 10.4.2 Impresora en red LAN. 10.5 Conectar varias impresoras a un ordenador. 10.5.1 Conmutador de impresoras. 10.5.2 Instalación de una tarjeta con puerto paralelo. 10.5.3 Otras posibilidades. 10.6 Ampliación de memoria. 10.7 Problemas de funcionamiento y averías. 10.7.1 Hardware. 10.7.2 Software. 11 Dispositivos de captura de imágenes 11.1 Escáner. 11.1.1 Introducción. 11.1.2 Funcionamiento. 11.1.3 Recursos Hardware. 11.1.4 Resolución. 11.1.5 Tipos de escáneres. 11.1.6 Driver TWAIN. 11.1.7 Programas (Software). 11.1.8 OCR. 11.1.9 Características técnicas del escáner. 11.2 . Cámaras fotográficas digitales 11.2.1 Introducción. 11.2.2 Características y parámetros más importantes de una cámara digital.

347 348 349 352 353 356 356 356 357 357 358 361 361 363 367 367 368 369 369 369 370 371 373 373 377 377 378 378 380 384 386 388 388 389 391 391 391 392 395 395 395 396 396 397 397 400 402 402 402 402 404 408 409 411 412 412 413 415 415 416

11.2.3 Funcionamiento. 11.2.4 Sensores de Imagen. 11.2.5 Tipos de cámaras digitales. 11.2.6 Almacenamiento de las imágenes. 11.2.7 Transferencia de imágenes al ordenador. 11.2.8 Lentes. 11.2.9 Accesorios. 11.2.10 Ejemplo práctico. 12 Módem. 12.1 Funcionamiento 12.2 Características de un módem. 12.2.1 Velocidad. 12.2.2 Normas ITU. 12.2.3 “Plug and Play”. 12.3 Tipos de módem 12.4 Conexión de un módem al ordenador. 12.5 Configuración del módem. 12.6 Averías. 12.7 ADSL. 12.7.1 Información práctica.

421 422 424 424 429 430 430 432 435 435 436 436 437 437 437 440 441 445 448 449

0 Introducción al curso de Mantenimiento de equipos informáticos 0.1 Breve historia Aunque ya en el siglo XVI y XVII se construyeron máquinas mecánicas con capacidades de cálculo de operaciones como la suma o la multiplicación, no es hasta mediados del siglo XX cuando realmente se puede decir que empezó la era del ordenador. Más concretamente, el primer ordenador electrónico fue construido en 1945 en la escuela Moore de Ingeniería Eléctrica, por John W. Mauchly y John Presper Eckert y se llamó ENIAC. Utilizaba más de 18.000 válvulas de vacío y consumía la friolera de 150.000 W, por lo que disponía de un excelente equipo de refrigeración. Desde entonces se han sucedido varias generaciones de ordenadores marcadas por las innovaciones tecnológicas del momento: • Primera generación, 1937 - 1953: Marcada por el uso de sistemas mecánicos como engranajes, relés y de las válvulas de vacío, similares a las que se utilizaban en los aparatos de radio o de televisión de la época. El primer ordenador comercial de esta primera generación fue el UNIVAC 1 (1951) •

Segunda generación, 1954 - 1962: Basada en el transistor y la nueva tecnología de los semiconductores. Aparecen los lenguajes de programación en bajo nivel denominados código máquina.

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Tercera generación, 1963 – 1972: Incorpora los circuitos integrados de bajo nivel de integración a la tecnología de semiconductores. Reduce drásticamente el tamaño de las placas de circuito impreso utilizadas en los ordenadores. Aparecen los sistemas de programación en alto nivel como el Cobol, Fortram, Basic y conceptos como multiprogramación y multiproceso. Son también de esta época las primeras memorias RAM, ROM, PROM y EPROM.

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Cuarta generación, 1973 - 1983: Determinada por la aparición de los primeros microprocesadores de 4 y 8 bits. Es el comienzo de los integrados de alto nivel de integración VLSI y también de los primeros ordenadores personales que utilizaban microprocesadores como el 8008 (1972) y 8080 de Intel, el Z-80 de Zilog o el 6502 desarrollado por MOS Technology Corporation (1976). De esta época es también el Floppy Disk o disco flexible de 5 ¼”. Algunos ordenadores personales que utilizaban estos microprocesadores son los Atari, Sindair ZX Spectrum y Commodore C64.

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Quinta generación, 1984 - 1990: Básicamente es una mejora tecnológica de la generación anterior, en la que se mejora sustancialmente el nivel de integración, la velocidad de proceso de los microprocesadores y la capacidad de trabajo, incorporándose en un mismo sistema varios procesadores. Aparecen los microprocesadores de 16 y 32 bits y la memoria RAM alcanza capacidades de decenas de Megabytes. Es el comienzo de la era de los PC de IBM y de los Macintosh de Apple que incorporaban los primeros microprocesadores de 16 bits. IBM adopto los microprocesadores 80X86 y 80X88 de Intel y Apple los 68000 de Motorota.

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Sexta generación, 1990 - …: Continuación lógica de la generación anterior incorpora sustanciales mejoras tecnológicas encaminadas a aumentar la capacidad y velocidad de los microprocesadores y memorias asociadas a ellos. También incorpora mejoras sustanciales en las arquitecturas de los microprocesadores y comienza la revolución de las redes de ordenadores.

A partir de aquí, podríamos hablar de la séptima, octava, … generación de ordenadores, puesto que ha habido avances más que suficientes para justificar nuevas generaciones, pero ya no son historia, sino un presente en el que todos estamos inmersos.

0.2 Estructura básica de un ordenador personal La estructura básica de un ordenador personal no se diferencia mucho de cualquier otro sistema microprocesado y, de algún modo, también es comparable con la de un ser humano; Ambas están basadas en un elemento que procesa y almacena datos (cerebro), y elementos de entrada/salida o periféricos que permiten la comunicación con el exterior, detectando y modificando su entorno (sentidos, manos, brazos, piernas, etc). En la siguiente figura se representa la estructura básica de un ordenador personal estándar con los bloques más representativos:

Ilu stración 0-1 Diagrama de bloques de un ordenador personal.

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CPU (Unidad Central de Procesos): También denominada microprocesador. Como su nombre indica es la encargada de procesar todos los datos presentes en cualquier momento en el sistema, por lo que puede considerarse el elemento más importante y a su vez más complejo que conforma el ordenador personal. Podríamos dividirla en varios bloques: o ALU (Unidad Aritmético Lógica): Es la realmente encargada de procesar los datos y realizar los cálculos oportunos, tanto aritméticos (multiplicaciones, divisiones, sumas y restas) como lógicos (desplazamientos de registros, operaciones boleanas como AND, OR, NOT). El juego de instrucciones de la CPU determina la potencia de cálculo de la ALU, que normalmente está muy limitada a operaciones sencillas. Las operaciones complicadas, como raíces cuadradas, logaritmos y operaciones con vectores, se realizan mediante programas o algoritmos, aunque hay módulos como los coprocesadores matemáticos que agilizan y mejoran sustancialmente la potencia de cálculo, incluyendo instrucciones que permiten trabajar con números en coma flotante (números con exponente) o con vectores.

Actualmente, todos los microprocesadores incorporados en los ordenadores personales incluyen un coprocesador matemático. o Registros: Lo constituyen células de memoria muy pequeñas, normalmente de 8, 16, 32 y actualmente de 64 y 128 bits que almacenan de forma temporal los datos que son o van a ser procesador por la ALU. El número de registros y su tamaño son variables de un microprocesador a otro e influyen en gran medida en el juego de instrucciones implementado en el mismo. o Unidad de control: Como su nombre indica, se encarga del control y sincronización de todos los procesos internos del microprocesador y de la sincronización también con los elementos externos como memorias y dispositivos de entrada /salida. o Comunicaciones internas: En este bloque se consideran todas las líneas de unión o buses que unen los distintos bloques que constituyen el microprocesador. Este bloque podría incluirse en la unidad de control. o Buses externos o Buses del sistema: Al conjunto de líneas encaminadas a realizar una misma función se la denomina BUS. Los buses suelen nacer en el interior del microprocesador y se extienden por todo el sistema, hasta llegar a los dispositivos de entrada/salida y a los dispositivos de memoria, En un microprocesador se distinguen tres tipos de buses:

Bus de datos: Conjunto de líneas encaminadas a transportar los datos por el sistema. En general, el número de líneas de un bus de datos viene determinado por el número de BITS de los registros de datos del microprocesador, de tal forma, si el microprocesador es de 32 bits, el bus de datos tiene 32 líneas.

Bus de direcciones: Conjunto de líneas encaminadas a direccionar las distintas posiciones de memoria de los sistemas de almacenamiento, como la memoria RAM. El número de líneas de este bus depende de la memoria física máxima que puede direccionar. Por tanto, un microprocesador con un bus de direcciones de 32 bits podrá direccionar 232 direcciones de memoria.

Bus de control: Prácticamente lo constituyen el resto de líneas que salen del microprocesador y que están encaminadas al control y sincronización de los buses de

datos y direcciones con los dispositivos de memoria y de entrada/salida. Este bus no suele representarse en los diagramas de bloques de los sistemas microprocesador. •

Memoria Interna de almacenamiento: Lo constituyen los módulos de memoria conectada directamente al microprocesador y se denomina interna por encontrarse en el interior de la unidad central (U.C) o caja del ordenador, montada en la misma placa madre que el microprocesador. La memoria interna de almacenamiento puede contener tanto datos como código de programa y se divide, a grandes rasgos, en memoria RAM de lectura/escritura y Memoria ROM de sólo lectura. En la primera se almacenan los códigos de los programas en ejecución y sus datos temporales, de forma que al apagar el ordenador, toda esta información desaparece. En la segunda se suele cargar el FirmWare del sistema o programa de inicialización o arranque del sistema. En los PC se conoce como BIOS.

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Memoria Externa de almacenamiento: La componen todos los dispositivos de almacenamiento de datos masivos como unidades de disco flexible y duro, CDROM y DVD, unidades de cinta magnética como los DAT y Streamer, etc.

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Unidad de entrada/salida o interfaz de entrada/salida: Lo constituyen los circuitos electrónicos encargados de comunicar al microprocesador con los dispositivos de entrada/salida o periféricos. En los PC se denomina ChipSet.

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Dispositivos de Entrada/salida o periféricos: Se considera así cualquier otro dispositivo conectado al ordenador encaminado a comunicar al microprocesador con el mundo exterior. o Entrada: Si el dispositivo o periférico sólo capta datos y los envía al microprocesador, se dice que el dispositivo es de entrada. Por ejemplo, el teclado, ratón o escáner. o Salida: Si el dispositivo o periférico sólo recibe los datos generados por el microprocesador, actuando sobre el entorno modificando alguna variable física o generando algún otro tipo de información determinada a interactuar con el mundo exterior, se dice que el dispositivo es de salida. Por ejemplo, una impresora o un monitor de televisión. o Entrada/Salida: Si el dispositivo admite información del microprocesador y también capta información del exterior y la envía al microprocesador, se dice que el dispositivo es de entrada/salida. Por ejemplo, una tarjeta de sonido que puede

tanto reproducir sonido (salida), como grabar sonidos (entrada). La mayoría de los dispositivos de almacenamiento masivo que admiten tanto la grabación como la lectura de datos, también podrían considerarse periféricos de entrada/salida, aunque suelen encasillarse como dispositivos de almacenamiento externo.

Ilustración 0-2 Ordenador personal y sus periféricos.

0.3 Hardware y software En informática, son dos conceptos que se complementan para formar lo que conocemos como ordenador personal. El Hardware abarca la parte puramente física del ordenador como son la placa madre, unidades de disco, fuente de alimentación, monitor, y todo tipo de periféricos que podamos encontrar en cualquier tienda de informática. Una traducción un poco libre del término podría ser la “parte dura del ordenador”. El Software o “parte blanda del ordenador” abarca todo lo relacionado con la programación incluida en el ordenador, desde el firmware (marca de la empresa o firma de la empresa) que en los sistemas PC conocemos como BIOS, hasta los más avanzados programas de usuario pasando, cómo no, por el sistema operativo y todos los drivers que se incluyen en él. En este curso trataremos de forma exclusiva el Hardware de un ordenador y, de forma puntual, el Software específico creado para analizar y diagnosticar dicho Hardware. También se comentarán algunas aplicaciones del sistema operativo que nos permiten averiguar el estado o configuración de los dispositivos hardware del equipo en cuestión.

0.4 ¿Qué es un ordenador PC? Un ordenador PC no es más que, como su nombre indica, un Ordenador Personal (Personal Computer), pero con unas características de hardware y software concretas. A nivel de estructura, un PC no se diferencia mucho de cualquier otro ordenador personal del mercado, como pueda ser un Macintosh y, por supuesto, sigue la estructura básica definida en el apartado 0.2. Sin embargo, sí hay una característica que los diferencia a nivel hardware de los demás y es la arquitectura interna del microprocesador que utilizan todos los PC que es compatible con la arquitectura x86 de Intel. Existen muchos fabricantes que fabrican microprocesadores para PC, pero todos ellos mantienen una compatibilidad con este estándar que desarrolló Intel en los comienzos del PC. En este aspecto, Intel sigue siendo la empresa que dicta, de algún modo, los pasos a seguir por el resto de fabricantes (competencia) a la hora de producir los microprocesadores que serán utilizados en los PC; aunque actualmente, algunas empresas como AMD, que disponen de un equipo de desarrolladores comparables a los de Intel, se atreven a realizar innovaciones que posteriormente, tras su aceptación en el mercado, tienen que ser seguidas por Intel en sus nuevos desarrollos. Por tanto, en este aspecto, las dos marcas que se reparten la mayor cuota de mercado en la venta y desarrollo de microprocesadores son Intel y AMD. La mayor diferencia, con cualquier otro ordenador personal del mercado es su sistema operativo que en este caso ha sido desarrollado por Microsoft. En su origen era un sistema operativo en modo texto, sin ventanas y menús gráficos, que básicamente servía para inicializar el hardware del sistema y nos creaba un pequeño interfaz para que el usuario pudiera llegar a los recursos del sistema e iniciar las aplicaciones existentes en él. Este primer sistema se denominó MS-DOS o Sistema Operativo en Disco de MicroSoft. Se denominó así, por el hecho de que el sistema operativo no estaba en memoria, como sucedía con el resto de equipos de la época, sino que se encontraba en un disco flexible que debíamos introducir en la unidad correspondiente para que el ordenador lo iniciase. El MS-DOS no era mono usuario y mono tarea, es decir, sólo podía trabajar con un usuario, no disponía de perfiles para diferenciar al usuario que manejaba la máquina, y tampoco podía correr dos aplicaciones al tiempo con independencia total. Posteriormente apareció el primer interfaz gráfico de este sistema operativo que se denominó Windows y que se consolidó como el más utilizado en ordenadores personales ya con su versión 3.1, de la que derivaron las versiones 95, 98 y Milenium (Me). A todas ellas, a nivel de usuario, siempre se les llamó sistemas operativos, pero en realidad no eran más que interfaz gráficos de usuario que corrían sobre el sistema operativo MS-DOS. Sin

embargo, este interfaz gráfico también le confería al sistema operativo una característica que en origen no tenía que es la posibilidad de crear perfiles de usuario (multiusuario) y ejecutar varias tareas independientes al tiempo (multitarea), aunque la funcionalidad de estas características siempre ha estado en entredicho siendo muy discutida entre los programadores y analistas de sistemas informáticos. De forma paralela a Windows XX/Me, Microsoft también desarrolló lo que hoy en día se conoce como tecnología NT para el sector profesional que requería de un sistema operativo seguro y estable. De esta tecnología nacieron las versiones denominadas Windows NT/2000/2003 con sus distintas variantes de WorkStation (estación de trabajo) y server (para servidores de red). Aunque Microsoft tiene la hegemonía, en cuanto al sistema operativo de los PC, otros desarrollos independientes como el Linux, también se han hecho un hueco con desarrollos específicos para estas máquinas.

0.5 El PC y sus periféricos A nivel práctico, un PC está compuesto por una Unidad Central (U.C.) compuesta por los siguientes elementos: • Microprocesador y Sistema de refrigeración del mismo.

Ilustración 0-3 Foto de un microprocesador y el sistema de refrigeración.

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Placa madre, también denominada placa base. Contiene todos los elementos de control que permiten comunicar al microprocesador con el resto de elementos del sistema (ChipSet). También sirve de soporte y conexión de otros elementos como memorias, tarjetas de expansión y puertos específicos como el de impresora, serie RS-232 y USB.

Ilustración 0-4 Foto de un una placa madre.

•

Fuente de alimentación. Provee de los niveles de tensión necesarios para el correcto funcionamiento de todos los elementos de la U.C.

•

Tarjetas incluidas en los slot de expansión de la placa madre. Como pueden ser la tarjeta gráfica, la tarjeta de sonido, el módem, la tarjeta de red, la tarjeta de captura de vídeo y TV, etc.

Ilustración 0-5 Fotos de varias tarjetas de expansión internas.

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Unidades de disco flexible internas: Hasta hace poco tiempo, la U.C. incluía la unidad de disco flexible, aunque actualmente se está sustituyendo por lectores de tarjetas FLASH.

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Unidades de disco duro interno: Como mínimo, en la U.C. debe encontrarse una unidad de disco duro que podrá estar o no particionada, aunque, cada vez más, se comienza a incluir una segunda unidad de disco duro para almacenar datos, o instalar otro sistema operativo como Linux.

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Unidades ópticas de lectura y grabación: como pueden ser las lectoras y grabadoras de CDROM y DVD.

Ilustración 0-6 Fotos de una unidad de DVDRW Externa.

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Memoria RAM: Instaladas en los zócalos dispuestos a tal efecto en la placa madre. También denominada memoria del sistema. Actualmente su capacidad de almacenamiento supera el GB.

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Caja de la U.C: donde están incluidos todos los elementos citados. Habitualmente es metálica, aunque actualmente se fabrican de otros materiales como plásticos metacrilatos y poliéster, dando lugar a una nueva moda denominada modding que consiste en personalizar el aspecto de los ordenadores de igual modo a como sucede con el tunning de los coches.

En el exterior de la U.C. nos encontramos un una serie cada vez mayor de dispositivos conectados a ella y que se denominan Periféricos. Algunos de ellos son: • El ratón. Dispositivo de entrada de datos.

Ilustración 0-7 Foto de un ratón inalámbrico.

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El Teclado. Dispositivo de entrada de datos.

Ilustración 0-8 Foto de un teclado tradicional.

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El monitor: Dispositivo de salida de datos.

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La impresora: Dispositivo de salida de datos.

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El escáner: Dispositivo de entrada de datos.

Ilustración 0-9 Foto de un Escáner con alimentador de hojas automáttico.

•

Los Altavoces: Dispositivo de salida de datos.

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Unidades externas de disco duro: Dispositivo de entrada y salida de datos.

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Unidades externas de CDROM y DVD: Dispositivo de entrada y salida de datos.

•

Lectores de tarjetas y memorias FLASH: Dispositivo de entrada y salida de datos.

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Módem Externos y routers: Dispositivo de entrada y salida de datos.

•

Cámaras digitales y de vídeo: Dispositivo de entrada de datos.

•

Tarjetas digitalizadoras: Dispositivo de entrada de datos.

En este curso se estudiarán uno por uno todos los elementos que constituyen la U.C. y los periféricos más utilizados con los Ordenadores Personales también llamados PC (Personal Computer).

1 Placa Madre 1.1 Tipos La Placa madre es una estructura plana de fibra de vidrio que soporta toda la arquitectura que compone el ordenador en sí. Está unida a la carcasa o caja del ordenador mediante tornillos y soporta también todas las tarjetas necesarias para el funcionamiento del sistema. Actualmente podemos decir que existen dos estándares de placas madre que son las antiguas AT y las actuales ATX. Realmente, el único estándar reconocido es el correspondiente a las placas ATX que son fruto de la unión de distintos fabricantes con la intención de desarrollar un diseño estándar, tanto de dimensiones, como de situación de los componentes más significativos de las placas madre, como pueden ser el microprocesador, memoria y slots de expansión. Sin embargo, las placas AT han ido evolucionando con el tiempo hasta concretarse en los diseños actuales, más o menos estandarizados. También podemos encontrar en la actualidad modelos AT-ATX que mezclan características de ambas placas.

Ilustración 1-1. Placa ATX.

1.1.1 Diferencias entre placas AT y ATX Entre las diferencias más significativas podemos destacar las siguientes:

•

Situación del microprocesador. En las placas AT suele situarse lejos de la fuente de alimentación para que el calor de la fuente no afecte a la temperatura del microprocesador. En las placas ATX, el microprocesador se dispone justo debajo de la fuente de alimentación y cercano al panel posterior de la caja. También debemos observar que en las cajas preparadas para placas ATX, el ventilador de la fuente de alimentación recoge el aire del interior de la caja, justo donde se encuentra el microprocesador y por tanto, ayuda a su refrigeración. También, muchas de estas cajas están preparadas para situar otro ventilador en el panel posterior, junto al microprocesador, de forma que mejore la refrigeración de la CPU.

•

Situación de la memoria. Las placas AT sitúan la memoria justo debajo de la fuente de alimentación al lado del conector de alimentación, mientras que en las placas ATX, la memoria se sitúa entre el microprocesador y los slots (conectores) de expansión.

•

Módulos de memoria. Como se comentó anteriormente, las placas AT han ido evolucionando desde los primeros microprocesadores y memorias aparecidos en el mercado, por tanto, podemos encontrar placas AT que soportan memoria RAM de 30 contactos, de 72 contactos, EDO, SDRAM y por supuesto, combinación de distintos tipos. Actualmente las placas AT-ATX suelen incluir zócalos para memoria EDO de 72 contactos y SDRAM de 168 contactos. Las placas ATX sólo incorporan zócalos para memoria de 168 contactos SDRAM.

•

Alimentación. Los conectores de alimentación de las placas AT y ATX son distintos, en el primer caso, son dos conectores hembra de 6 contactos cada uno, que se insertan en un único conector macho (en línea) de 12 contactos. Este tipo de placas no permiten la desconexión o apagado desde el sistema operativo y debe realizarse a través de un conmutador que corte la alimentación de la RED. En las placas ATX el conector es de 20 terminales en doble línea y en este caso, dispone de un terminal PS-ON que permite la desconexión de la fuente por software desde el propio sistema operativo.

Conector de alimentación AT Nº Función

Terminal

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Power Good +5V +12V -12V GND GND GND GND -5V +5V +5V +5V

Conector de alimentación ATX Nº Terminal

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Función 3.3v 3.3v GND +5V GND +5V GND Power OK 5VSB +12V

Nº Terminal

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Función 3.3v -12V GND PS-ON GND GND GND -5V +5V +5V

11 1

ATX

Ilustración 1-2. Conector de alimentación AT y Conector de alimentación ATX

•

Conexiones de discos duros IDE y discos flexibles. En las placas AT suelen encontrarse entre los slots de expansión y la memoria, con lo que son muy poco accesibles. En las tarjetas ATX estos conectores están justo al lado contrario de los slots de expansión, en una zona despejada y accesible.

•

Slots de expansión. Son los únicos elementos que no han variado su posición de una placa a otra, estando situados en el mismo sitio en ambas.

•

Conectores RS232, Impresora, USB, ratón y teclado. En las placas AT, estos conectores se encuentran en el interior, a excepción del conector del teclado, situado junto a los controladores de disco duro y flexible, aumentando el caos de cables en el interior de la placa, pues tenemos que llevarlos al panel posterior de la caja a través de cable plano. En las placas ATX, estos conectores se encuentran en un lateral de la placa, entre memoria y microprocesador, dispuestos de tal forma que salen al exterior de la carcasa sin necesidad de cables de expansión, conectando los dispositivos externos directamente a estos conectores.

•

Código de colores de los conectores. Las placas AT no distinguen, mediante colores, los distintos conectores de la placa madre. Sin embargo, en las placas ATX se ha estandarizado un código de colores que identifica a los distintos conectores de la placa madre, entre los que destacan los siguientes: o Morado: Teclado. o Verde: Ratón. o Azul: Conexión del monitor. o Naranja: Puerto de Juegos/Midi. o Granate: Puerto de Impresora. o Azul y Blanco: Conectores IDE.

Existen aun más diferencias, pero ya no son importantes para reseñarlas en este apartado.

1.2 Elementos que constituyen la placa madre. Sería muy complicado realizar un despiece total de una placa madre para evaluar cada uno de sus componentes, por tanto, lo que haremos será indicar los elementos más significativos de la placa madre y comentar, en lo posible, sus características y funciones.

1.2.1 Slots de expansión. Los slots de expansión son los conectores específicamente diseñados para conectar tarjetas que permitan ampliar las características básicas de la placa madre y en general del ordenador. Normalmente los slots nos permiten expandir los buses del microprocesador hasta cualquier circuito o tarjeta periférica que se desee conectar a la placa base, por este motivo, es muy común utilizar indistintamente los términos bus y slots para denominar un mismo elemento, aunque podríamos decir que el slots es el conector físico y el

bus las conexiones que están representadas en dicho conector. Entendemos como bus, un número determinado de conexiones o terminales del microprocesador o del juego de integrados de la placa base (chipset ) que se unen para realizar una determinada tarea o función, por ejemplo, los buses típicos de un microprocesador son el bus de datos, bus de direcciones y bus de control, que serán comentados con más detalles en el capítulo dedicado al microprocesador. En cuanto a los buses correspondientes al chipset de la placa base podemos hablar de bus PCI, bus ISA, BUS AGP y otros más que veremos más adelante. Todos estos buses suelen contener en su totalidad o en parte a los buses del microprocesador. Actualmente se utilizan sólo tres tipos de conectores o slots de expansión que son: 1.2.1.1 Bus ISA. Los primeros PC´s (Personal Computers) que aparecieron en el mercado utilizaban un bus que se denominó XT. Era de 8 bits y trabajaba a una frecuencia de 4.77MHz, que era la misma velocidad que tenía Ilustración 1-3. Detalle del Bus ISA. el microprocesador 8088 que utilizaban. En poco tiempo, este bus se quedó obsoleto. Cuando IBM presenta en 1984 el PC AT, mejoró el bus utilizado adaptándolo a las características del nuevo microprocesador que incorporaba el 80286, que tenía un bus de datos de 16 bits y trabajaba a 8.33MHz. Este nuevo bus se denominó Bus ISA (Industry Estandar Arquytecture). Poco después aparecieron los microprocesadores 386 y 486 que utilizaban un bus de 32 bits y trabajaban con frecuencias superiores a 30 MHz. Sin embargo, aún había muchas tarjetas diseñadas para el antiguo bus ISA y que trabajaban a 8.33 MHz, por tanto, el nuevo bus que desarrollaron los fabricantes de placas madre, y que se denominó EISA (Extended ISA), mejoró en cuanto a capacidad del bus de datos soportando 32 bits, pero no en cuanto a velocidad, manteniendo los 8.33 MHz de su antecesor. Actualmente ya no se fabrican placas que utilicen este bus, sin embargo, aun existe un parque muy numeroso de equipos antiguos que sí lo incorporan pero que, como es lógico, tienden a desaparecer poco a poco.

1.2.1.2

Bus PCI.

Es un bus local desarrollado en 1992 por Intel, cuyo estándar es de 32 bits y trabaja a 33 MHz con un ancho de banda de 133 MB/s, aunque actualmente han evolucionado hasta superar los 5 GB/s. Fue diseñado para trabajar con dispositivos rápidos como las tarjetas de vídeo. Con la aparición del BUS AGP, el BUS PCI a quedado relegado a todos los dispositivos menos la tarjeta de vídeo que normalmente se Ilustración 1-4. Detalle del Bus PCI. suele conectar al bus AGP (que veremos más adelante), aunque en la actualidad, con la aparición de los Buses PCI Express de alta velocidad es posible que vuelvan a recuperar el terreno perdido en el campo de las tarjetas gráficas. Uno de los principales problemas que plantea el bus PCI (Peripheral Component Interconnect) es que teóricamente fue diseñado para un máximo de tres slots, aunque los buses actuales PCI admiten hasta diez dispositivos, de los cuales, 5 pueden ser tarjetas y el resto deben ser dispositivos incorporados en la placa madre, como tarjeta gráfica o el puente PCI a ISA, del que ya hablaremos más adelante. Cuando se conectan más de una tarjeta en los slots PCI, el ancho de banda se divide entre las tarjetas conectadas, con lo cual el rendimiento de cada canal PCI disminuye considerablemente. Por otra parte, los dispositivos conectados al BUS PCI no pueden leer o escribir directamente en la memoria del sistema, ni el microprocesador puede leer directamente la memoria de vídeo de las tarjetas gráficas conectadas a estos buses. Los Slots de expansión PCI de 32 bits constan de un conector de 124 terminales, de los cuales 120 son activos y otros cuatro de identificación, aunque también existen versiones de 64 bits que utilizan un conector de 188 terminales. El color de los conectores suele ser blanco. Una de las características mas relevantes del bus PCI es la posibilidad de configuración automática de las tarjetas, conocida como Plug & Play (enchufar y utilizar), también conocido con las siglas PnP. Gracias a esta posibilidad, el procesador puede extraer la información necesaria para realizar su instalación a efectos de IRQ´s, puertos utilizados y memoria necesaria. Los dispositivos PCI pueden trabajar como esclavos o como maestros. En el primer caso, estos dispositivos pueden aceptar comandos de la CPU o de otra tarjeta maestra. En el segundo caso, la tarjeta puede coger incluso el

control de los buses PCI (bus-mastering) y trabajar de forma independiente, sin intervención del microprocesador. En principio, las placas bases que utilizan arquitectura PCI no pueden incluir buses ISA compartiendo directamente el mismo microprocesador, puesto que las velocidades de ambos son muy diferentes. Para solucionar este problema y poder incluir slots ISA en placas con arquitectura PCI, Intel ha desarrollado los denominados puentes PCI a ISA (PCI-to-ISA bridge). Este puente no es más que un integrado que se incorpora en el Chipset de la placa madre y que transfiere los datos entre el bus PCI y el bus ISA, de este modo, pueden seguir conectándose tarjetas ISA en una placa con arquitectura PCI. Como se comentó anteriormente, el bus PCI ha evolucionado considerablemente y esto ha originado distintos estándares y versiones de los mismos. En la siguiente tabla se muestra dicha evolución con las características más relevantes. Revisión

Año

PCI 2.0 PCI 2.1 PCI 2.2 PCI 2.3

1993 1995 1998 2002

PCI Estándar Longitud Bus Frecuencia Datos (bits) (MHz) 32 32 64 64

33 66 66 66

Ancho de Banda (MB/s) 133 MB/s 266 MB/s 533 MB/s 533 MB/s

Tensión Alimentación (volt) 5 5/3,3 5/3,3 3,3

1066 MB/s 3,97 GB/s 7,95 GB/s

3,3 3,3/1,5 3,3/1,5

PCI-X PCI- X 1.0 PCI-X 2.0 PCI-X 3.0

1999 2002 2004

64 64 64

PCI Express 1X PCI Express 2X PCI Express 4X PCI Express 8X PCI Express 16X PCI Express 32X

2004 2004 2004 2004 2004 2004

1 2 4 8 16 16

133 533 1066 PCI Express 2,5 GHz 2,5 GHz 2,5 GHz 2,5 GHz 2,5 GHz 2,5 GHz

250/500 MB/s 0,5/1 GB/s 1/2 GB/s 2/4 GB/s 4/8 GB/s 8/16 GB/s

Tabla 1-1. Evolución y características del BUS PCI

La arquitectura PCI Express (anteriormente conocida como 3GIO o 3rd Generation I/O) es la evolución lógica del ya anticuado bus PCI para acondicionarlo a los dispositivos de alta velocidad actuales. De este modo, el BUS PCI vuelve a ser una buena opción para la conexión de tarjetas gráficas y, por tanto, un buen competidor del bus AGP. Trabaja con una frecuencia base de 2,5GHz y permite una comunicación full-duplex (bidireccional) por cada línea o canal implementado lo que duplica la velocidad de dicho canal. Se fabrican actualmente buses PCI Express de hasta 16 canales, permitiendo alcanzar anchos de banda de 8GB/s, pero ya está en

desarrollo el PCI Express 32X que permitirá alcanzar un ancho de banda de 16GB/s. La opción básica PCI Express 1X utiliza un único canal bidireccional por lo que su comportamiento es similar a un puerto serie de alta velocidad. Cada Byte de datos transmitido debe incluir dos bits de redundancia, por lo que es necesario transmitir 10 bits por cada 8 bits de datos. De este modo, el ancho de banda teórico de cada canal PCI Express es de 2,5 GHz / 10 bits = 250 MBytes/s. Como el bus es bidireccional, el ancho de banda teórico efectivo es justo el doble, es decir, 2 (250 MB/s) = 500 MB/s. 1.2.1.3

Bus AGP.

Es un bus de reciente aparición y nace como consecuencia lógica de la evolución del bus PCI. Ha sido desarrollado específicamente para la utilización con tarjetas gráficas de altas prestaciones, de ahí su nombre, Advanced Graphics Port (AGP) y rompe muchas de las barreras que limitaban al bus PCI.

Ilustración 1-5. Detalle del Bus AGP.

En su desarrollo original, se diseño para trabajar a una frecuencia de 66 MHz con un bus de 32 bits, lo que implica un ancho de banda teórico de 266 MB/s (4Bytes x 66 MHz). Este modo de trabajo se denomina x1. Posteriormente se desarrolló el modo x2 que permite transferir datos tanto en el flanco de subida del reloj, como en el de bajada duplicando el ancho de banda de transferencia teórico (528 MB/s). Las placas madres actuales incorporan también el modo 4x y 8x que permite un ancho de banda con la memoria principal del sistema de 1GB/s y 2GB/s respectivamente. Ambos slots no son compatibles físicamente, por lo que la elección de la tarjeta gráfica está determinada en gran medida por el tipo de BUS AGP de la placa madre. A diferencia del bus PCI, los dispositivos montados en AGP pueden transferir o recibir datos directamente de la memoria principal, liberando a la memoria de vídeo de la tarea de almacenar las texturas en las tarjetas 3D. Por otra parte, en una placa madre sólo puede implementarse un bus AGP lo que implica que no tiene que compartir su ancho de banda con ningún otro dispositivo conectado al ordenador. 1.2.1.4 Bus USB. Uno de los principales problemas que plantean los buses anteriormente citados es que sólo pueden utilizarse en el interior del ordenador, en la placa madre. Si

deseamos conectar dispositivos externos, tenemos que hacer uso de otro bus diseñado para trabajar fuera de la placa madre, este es el caso del bus USB (Universal Serial Bus). A diferencia de los buses PCI, ISA y AGP, el USB es serie, lo que implica que la transmisión de datos se realiza bit a bit y no byte a byte (palabra a palabra).

Conectores del Bus USB

Ilustración 1-6. Detalles del bus USB de una placa madre y de un portátil.

Por otra parte, el bus USB ha sido desarrollado por varios de los fabricantes más importantes de la industria del PC, como son: Compaq, Digital, IBM, Intel, Microsoft, Nec y Northerm Telecom. Con el fin común de simplificar la conexión entre dispositivos y puede considerarse un estándar de conexión de dispositivos externos. Las características más importantes de este bus son: • Soporta hasta 127 dispositivos conectados al tiempo. •

Los dispositivos se pueden instalar o quitar con el equipo conectado, “en caliente”, sin necesidad de reiniciar el sistema para que este lo reconozca (Hot Plug & Play).

•

Velocidades de transferencia de 1,5 Mbits/s y 12 Mbits/s en las versiones 1.X y 480 Mbits/s en la versión 2.0

•

Los dispositivos no necesitan IRQ´s (interrupciones), direcciones de entrada-salida ni ADM, con lo cual, la instalación y configuración es muy sencilla. La mayoría de los dispositivos conectados al PC necesitan el uso de alguna interrupción o IRQ, un ADM o algún puerto de entrada/salida que son recursos limitados del PC. Por tanto, el sistema operativo debe conocer en todo momento los recursos que necesita cada dispositivo y comprobar que dos o más dispositivos no utilicen el mismo recurso. En los dispositivos PnP (Plug & Play), la asignación la realiza la BIOS y el sistema operativo, pero en los sistemas que no son PnP la asignación la realiza el usuario del PC siendo en algunos casos una tarea difícil que puede ocasionar el mal funcionamiento del sistema.

•

Si el dispositivo no exige mucha potencia de alimentación, el bus USB puede suministrar la alimentación a través del propio bus (Bus

Powered). La corriente máxima que puede suministrar es de 0,5 A a 5 V (2,5W). •

La conexión de dispositivos se realiza en cascada, de igual modo a como ocurre con los dispositivos SCSI, teniendo en cuenta que el bus SCSI es de tipo paralelo y el bus USB es una conexión serie.

•

La longitud máxima del cable USB está limitada a 5m.

•

Algunos dispositivos o periféricos que utilizan este tipo de bus para su conexión con el ordenador incorporan dos conectores USB, uno de entrada y otro de salida para el siguiente dispositivo conectado al bus.

•

El controlador USB viene incluido en el Chipset de la placa madre. Dependiendo de la placa madre, ésta puede incorpora uno o dos buses USB que se controlan independientemente.

•

En realidad, los dispositivos USB pueden trabajar en varios modos de funcionamiento: de baja velocidad que utilizan un ancho de banda de 1,5 Mbits/s y 12 Mbits/s, utilizados por los dispositivos lentos como módems, impresoras, ratones o teclados, y otro de alta velocidad cuyo ancho de banda es 480 Mbits/s que permite la conexión con escáner, discos duros o CDROM externos.

Ilustración 1-7. Conexiones del bus USB en la placa madre.

Como puede observarse en la ilustración, el bus USB utiliza un par de hilos para la transmisión de datos y otro para la recepción pudiéndose realizar comunicaciones Full Duplex (comunicación en ambos sentidos al tiempo). También se observa que pueden implementarse hasta dos buses USB como sucede en el supuesto de la ilustración. • La principal desventaja del bus USB es debida a su arquitectura Cliente/Servidor que implica la utilización de un dispositivo raíz (root) donde se conectan los dispositivos (concentrador raíz). Normalmente, cada concentrador maneja dos dispositivos.

En la actualidad, las placas bases incorporan varios concentradores raíz de USB que implementan dos conexiones USB cada uno, por lo que disponen de 6 o más conectores USB de alta velocidad (USB 2.0). Ya se está desarrollando la versión 3.0. Más información en http://www.usb.org/. 1.2.1.5 BUS FireWire. El bus FireWire también nació con el objetivo de estandarizar un sistema de conexionado serie de alta velocidad entre dispositivos y fue diseñado por un consorcio de empresas entre las que destaca Sony. También se le conoce con el nombre IEEE 1394, modo en que es reconocido por Windows, y con el nombre i-link cómo se denomina dicha conexión en los dispositivos, especialmente en las cámaras de vídeo. Las características más importantes de este bus son: • Soporta hasta 63 dispositivos conectados al tiempo. •

Los dispositivos se pueden instalar o quitar con el equipo conectado, “en caliente”, sin necesidad de reiniciar el sistema para que este lo reconozca (Hot Plug & Play).

•

Velocidades de transferencia de 100 Mbits/s, 200 Mbits/s y 400 Mbits/s, algo menor que los buses USB.

•

Al igual que el bus USB, el FireWire puede suministrar la alimentación a través del propio bus (Bus Powered). La corriente máxima que puede suministrar es de 1,25 A a 12 V (15W), mucho más que el USB.

•

La conexión de dispositivos se realiza en cascada, de igual modo a como ocurre con el bus USB.

•

La longitud máxima del cable USB está limitada a 4,5m.

•

En las placas actuales, el controlador IEEE 1394 viene incluido en el Chipset de la placa madre.

•

La principal ventaja del bus FireWire respecto al USB es debida a su arquitectura peer to peer, que permite la conexión de varios dispositivos sin la necesidad de varios concentradores raíz.

En la actualidad, las placas bases incorporan varias conexiones FireWire, pero por lo general no tienen salida directa al exterior como sucede con el bus USB, por lo que hay que sacar fuera las conexiones mediante un cable de expansión que va desde la placa base al panel posterior de la U.C. (unidad central). Ya se está desarrollando la versión 2 del bus FireWire que promete velocidades de 800Mbits/s, lo que hace muy probable que los fabricantes de

discos duros lo utilicen como estándar de bus para sus dispositivos en detrimento del actual bus ATA y serial ATA. 1.2.1.6

Bus PCMCIA.

Este bus ha sido desarrollado para los ordenadores portátiles teniendo como consideración principal el tamaño de los conectores y de los dispositivos que se conectarán a este bus. Los formatos de los dispositivos que se conectan a este bus se conoce como PC Cards y pueden contener en un reducido tamaño todo tipo de elementos o periféricos como: memoria, disco duro, módem, tarjeta de sonido, tarjeta de red, CDROM, adaptador SCSI, etc. El conector es estándar de 68 pines y existen tres formatos de acuerdo al grosor de la tarjeta: • Tipo I: tiene un grosor inferior a 3,3 mm y se suele utilizar para memorias RAM, FLASH y EPROM. •

Tipo II: Con un grosor de 5 mm se suele utilizar para módem, tarjetas de RED, tarjetas USB y FireWire y Memorias tipo Flash ATA.

Ilustración 1-8 Vista de una memoria ATA Flash de 1GB y una tarjeta FireWire, del Tipo II

•

Tipo III: Tiene un grosor de 10,5 mm y se utiliza para discos duros, discos flexibles y CDROM.

Ilustración 1-9. CDROM y unidad de disco flexible para portátil que utilizan el bus PCMCIA. En la unidad de disco, puede observarse un cable adaptador PCMCIA/LPT que permite conectar la unidad al puerto de impresora.

1.2.1.7

Bus MR/AMR.

Utilizado en las placas madre que utilizan el Chipset i810, permite conectar tarjetas de sonido y MODEM que usan las capacidades del Audio-Codec 97 (AC97) que se comentarán más adelante. Las placas AMR disponen de Audio y MODEM y las MR sólo del MODEM.

Ilustración 1-10. Detalle del Bus AMR

1.2.2 ROM, EPROM y EEPROM BIOS. La ROM BIOS es un circuito integrado, normalmente de 32 terminales (Dual in line), cuya función es memorizar el programa de inicialización del sistema y que se denomina BIOS (Basic Input Output System). La característica fundamental de este tipo de memorias es que no son volátiles, es decir, no pierden su contenido cuando

Ilustración 1-11. Eprom correspondiente a una Bios de AWARD

se quedan sin alimentación. Estas memorias son grabadas en fábrica durante el proceso de fabricación y ya no pueden ser nunca modificadas. Cuando la serie que se desea fabricar es pequeña, las memorias ROM son poco rentables y entonces se hace uso de las memorias EPROM, estas memorias tampoco son volátiles, pero no se graban durante el proceso de fabricación, sino después mediante un aparato denominado grabador de EPROMS. Esta memoria puede ser borrada mediante la aplicación de luz ultravioleta a través de una pequeña ventana dispuesta en la parte superior del integrado. Una vez borrada permite su regrabación. Estos integrados se distinguen fácilmente por llevar siempre una pegatina que protege de la luz el interior del integrado. También podemos encontrar memorias no volátiles que se borran y graban eléctricamente, son las denominadas EEPROM o E2PROM. Una variedad muy utilizada en los equipos actuales son las memorias FLASH EEPROM, que permiten actualizar la versión de la BIOS mediante un programa distribuido por el fabricante de la placa.

1.2.3 Batería y RAM CMOS. En la memoria ROM BIOS se almacena el programa que sirve para la inicialización del ordenador, pero todo programa necesita una zona de datos que poder manipular (RAM) y que almacena datos de configuración que pueden variar de un ordenador a otro, o simplemente al ampliar el sistema. Esta información debe permanecer en memoria RAM y no debe borrarse al apagar el ordenador, para ello, las placas madres incorporan una memoria RAM de muy bajo consumo denominada RAM CMOS que se Ilustración 1-12. Batería alimenta con una pequeña batería de 3 voltios. Al ser interna. muy bajo el consumo, esta batería puede durar varios años. En las placas antiguas la RAM CMOS la constituía un integrado dedicado a esa función y al reloj en tiempo real, que mantiene la hora del sistema aun cuando el ordenador se apaga. Actualmente, tanto el reloj en tiempo real, como la memoria RAM vienen incluidos en uno de los circuitos integrados que forman el denominado Chipset del sistema y de los cuales hablaremos más adelante detenidamente.

1.2.4 Juego de Integrados (Chipset) El Chipset lo constituye un juego de circuitos integrados diseñados específicamente para servir de interfaz entre el microprocesador y los demás elementos que componen el sistema, como pueden ser la memoria, unidades de disco duro y flexible, buses de expansión, puertos de entrada salida, etc. Los primeros ordenadores que aparecieron no constaban de un juego de

integrados hechos a medida, sino que este interfaz se realizaba con multitud circuitos integrados discretos de carácter general, como puertas lógicas y circuitos combinacionales y secuenciales. Con la evolución de los microprocesadores y los dispositivos periféricos también ha tenido lugar una evolución lógica del interfaz que los une y se han ido integrando en circuitos muy complejos que realizan varias funciones al tiempo, de este modo, el diseño de una placa madre se ha simplificado a costa de la complejidad de estos nuevos circuitos integrados que se fabrican para trabajar en conjunto con unos determinados microprocesadores y dispositivos periféricos. Por tanto, puede decirse que la elección del Chipset de la placa implica, en gran modo, la elección de las características básicas del ordenador.

Ilustración 1-13. Integrado correspondiente al ChipSet

En general, los Chipset vienen determinados por dos circuitos integrados denominados North Bridge (puente norte) y South Bridge (puente sur), denominación que viene determinada fundamentalmente por su situación dentro de la placa madre. Ambos circuitos integrados se dividen las tareas a realizar determinando las características propias de la placa madre del siguiente modo: ¾ North Bridge: Directamente unido al bus del microprocesador, determina el tipo y velocidad del bus del sistema Front Side BUS (FSB), así como el soporte de la memoria RAM y del bus AGP. ¾ South Bridge: Conectado directamente al North Bridge, es el encargado de comunicar el sistema con el exterior, por lo que controla directamente los dispositivos de entrada/salida (I/O) como son: Audio, Dispositivos de almacenamiento mediante el Bus ATA y SATA, USB, FIRE Wire, Red Local LAN, etc. En general, las características fundamentales que vienen determinadas por el Chipset son las siguientes: • Velocidad del bus del sistema (FSB): 400, 533, 800, 1066 MHZ. •

Velocidad del bus PCI: 33 o 66 MHz o PCI Expres.

•

Máxima memoria RAM que soporta la placa madre: 128 MB, 512 MB, 1 GB, 8 GB, etc.

•

Tipo de memoria RAM soportada: DDR2-400, etc.

•

Soporte para sistemas de almacenamiento: SATA 150/4, UDMA ATA100, 133 y 166.

•

Soporte para sistema gráfico externo: o Bus AGP y versión del mismo: AGP 1x, 2x, 4x u 8x. o Bus PCI Express y versión del mismo: PCIE x16.

•

Sistema gráfico integrado: Intel® Graphics Media Accelerator 900.

•

Sitema de Audio AC’97/20-bit audio.

•

Soporte para USB y FireWire.

•

Gestión del bajo consumo de la potencia de alimentación (Power Management).

•

Soporte para sistemas multiprocesador.

•

Soporte para todo tipo de tecnologías nuevas que van apareciendo en los microprocesadores, como es el caso de la tecnología HyperThreading que permite la ejecución simultánea de varios hilos de una misma aplicación, soportada actualmente sólo por los microprocesadores de Intel. Más información al respecto en http://www.intel.com/technology/hyperthread/

Integrado:

Intel®

High

Definition

Audio,

En particular, todos los parámetros configurados en la BIOS de un ordenador deben ser soportados por el Chipset de la placa madre.

1.2.5 Chipset de Intel. Nos centraremos únicamente en los chipset que se utilizan actualmente dejando de lado los que Intel ha descatalogado o ha dejado de fabricar. A continuación se muestra una tabla comparativa de cuatro chipset de Intel con las características más representativas de los mismos.

Intel® 925XE Express Chipset

Intel® 915G Express Chipset

Intel® 875P Chipset

Intel® 865G Chipset

Procesadores Soportados

Pentium® 4

Pentium® 4, Celeron®, o Celeron® D

Technología Hyper-Threading

Optimizado para HT Technology

Bus del Sistema FSB

1066, 800 MHz

800/533 MHz

800/533/400 MHz

Tipo de encapsulado

LGA775

mPGA478

Módulos de memoria soportados

2 DIMMs

Tipo de Memoria soportado

Dual-Channel DDR2 533/400

Dual-Channel: DDR2 533/400, DDR 400/333

Dual-Channel DDR 400/333/266

FSB/Configuración de Memoria

1066/DDR2-400 1066/DDR2-533 800/DDR2-533 800/DDR2-400

800/DDR2-533 800/DDR2-400 800/DDR400 533/DDR400 533/DDR400

800/400 800/333 533/333 533/266

800/400 800/333 533/333 533/266 400/333 400/266

Máxima Memoria

4 GB

Ancho de banda de la memoria

256 Mbit/512 Mbit/1Gbit

512/256/128 Mbit

Interfaz del sistema gráfico

PCI Express x16

AGP8X (1.5V)

Sistema gráfico integrado en placa

925XE Chipset

915G Chipset

875P Chipset

865G Chipset

Acelerador gráfico

N/A

Intel® Graphics Media Accelerator 900

N/A

Intel® Extreme Graphics 2

Velocidad del núcleo del procesador (Core Speed)

N/A

333 MHz

N/A

266 MHz

Máxima memoria dinámica de vídeo

N/A

Dynamic Video Memory Technology (DVMT) 3.0

N/A

96MB si la RAM > 128MB 32MB si la RAM <=128MB

Zone Rendering

N/A

Zone Rendering Technology 3

N/A

Video / Display

Controlador de I/O

N/A

Modos HDTV y LCD pantalla ancha, Opción Dual display

925XE Chipset

N/A

915G Chipset

350MHz DAC 2x12bit DVO (Intel® Digital Video Output Interface) que permite la conexión directa a un TV o a un flatpanel displays

875P Chipset

865G Chipset

Soporte PCI

(4) PCI Express x1

(4) PCI Express x1 PCI 2.3

PCI 2.3

Conectores PCI Maestros

Interfaz de dispositivos de almacenamiento

SATA 150/4, UDMA ATA100

SATA 150/2

Soporte USB

8 ports, USB 2.0

Soporte de red: LAN MAC

Soporte de Audio

Intel® High Definition Audio, AC’97/20-bit audio

AC’97/20-bit audio

Tabla 1-2. ChipSet Intel

1.2.6 VIA Technologies. Los chipset de VIA Technologies son una alternativa a los comentados anteriormente de Intel®. En este caso la variedad no es ni mucho menos tan extensa como en el repertorio de chipset de Intel y han sido desarrollados fundamentalmente para soportar toda la familia de microprocesadores Athlon de AMD, aunque también hay versiones que soportan Microprocesadores Pentium de Intel. También se han desarrollado versiones para los nuevos Athlon 64 y Athlon 64 FX. 1.2.6.1 VIA KT800 y K8T800 Pro. El chipset VIA KT800 ha sido desarrollado para soportar los microprocesadores Athlon XP/Duron de AMD, dotando a las placas madre de características de alto rendimiento y bajo coste. De igual modo, el chipset VIA

Ilustración 1-13. Integrado correspondiente al ChipSet

K8T800 Pro ha sido desarrollado específicamente para el nuevo microprocesador Athlon 64/64 FX de AMD. Las características más relevantes de ambos chipset son las siguientes: Características

ChipSet

Puente Norte (North Bridge) Procesadores soportados

VIA KT880 AMD Athlon™ XP

Bus FSB (Front Side Bus) 400/333MHz

VIA K8T800 AMD Athlon™64, Athlon™64FX & Opteron™ HyperTransport Bus Link

Memoria soportada

DualStream64™ - Dual Channel DDR400/333 SDRAM

El controlador de memoria DDR está integrado directamente en el Microprocesador

Soporte AGP

AGP4X/8X

AGP8X / 4X

Arquitectura del BUS

Síncrona

Asíncrona

Máxima memoria soportada

8.0GB Puente Sur (South Bridge) VIA VT8237

Bus de comunicación puente Norte/Sur (North/South Bridge Link)

Audio

8X V-Link (533MB/sec)

Ultra V-Link (1066MB/s)

VIA Vinyl™ 6-channel Audio (AC'97 integrated)

VIA Vinyl™ Gold 8-channel VIA Vinyl™ Gold 8-channel Audio (PCI companion controller) Audio (PCI companion controller) VIA Velocity™ Gigabit Ethernet (PCI companion controller)

VIA Velocity™ Gigabit Ethernet (PCI companion controller)

VIA integrada 10/100 Fast Ethernet

VIA integrada Ethernet

Modem

MC'97

Slots PCI

6 slots

Soporta 2 dispositivos SATA (Dual Channel Serial ATA)

2 x SATA 150 dispositivos

Red Local (LAN)

SATA

SATALite™ interfaz para dos dispositivos SATA adicionales (4 en total)

10/100

Fast

SATALite™ interfaz para dos dispositivos SATA adicionales (4 en total)

Soporte ATA

USB Power Management

Bus Paralelo ATA133 (hasta 4 dispositivos)

ATA133 (hasta 4 dispositivos)

8 ports USB 2.0

8 ports

ACPI/APM/PCI/PM

Tabla 1-3. ChipSet VIA Technologies

1.2.7 Otros fabricantes de chipset. Además de los fabricantes anteriormente citados, que cubren una parte muy importante del mercado de chipset, debido a que el mercado de ordenadores personales y profesionales es muy amplio, cada vez más fabricantes se aventuran a desarrollar chipset para placas madre, este es el caso de casas como SiS fabricante de chipset como el SiS746FX o el SiS655 o nVidea (fabricante de tarjetas gráficas) con el chipset nVidea nForce2, cuyas características podrás encontrar en sus correspondientes páginas oficiales que son: http://www.sis.com/products/index.htm#chipset y http://www.nvidia.com/page/nforce.html.

1.3 El zócalo de la CPU. En las placas madre el zócalo es un elemento muy importante, ya que está íntimamente ligado al microprocesador y tiene que soportar aspectos tan vitales como la velocidad del sistema y tener la misma forma y número de patillas que el microprocesador. Por este motivo, el zócalo determina el tipo de microprocesador que puede ir montado en la placa base. Hay una gran variedad de zócalos según el fabricante de microprocesador y el modelo del mismo, de ese modo, cada fabricante de microprocesadores desarrolla su propio zócalo o elige algún modelo que mejore o, al menos, le distinga de sus competidores. Por este motivo, cuando adquirimos una placa madre tenemos que tener muy en cuenta el modelo de microprocesador y su fabricante para poder insertarlo en el zócalo correspondiente. Algunos fabricantes de placas madre han incorporado más de un tipo de zócalo para hacer sus placas más versátiles, pero actualmente apenas si se ve alguna placa preparada con más de un zócalo. En general podemos hablar de dos tipos distintos de zócalos para microprocesadores, los denominados slots y los denominados Socket. Los primeros en realidad no son zócalos propiamente dichos, sino ranuras donde se monta una placa de circuito impreso que contiene el microprocesador y, en muchos casos memoria caché, estando preparadas para sustentar el sistema de refrigeración del microprocesador. Los socket, sin embargo, si son zócalos donde se insertan directamente los microprocesadores. En el siguiente tema de microprocesadores se hablará mucho más a este respecto.

1.4 Otros puertos para la conexión de dispositivos externos. Además de los slots de expansión, que permiten la conexión de dispositivos en el interior de la caja, la placa base dispone de otros conectores que permiten que el sistema se expansione externamente, pudiendo conectarse en ellos teclados, ratones, escáneres, módems, sistemas de almacenamiento masivo externo, como unidades ZIP, CDROM externos, o cualquier otro dispositivo que deseemos conectar al ordenador. Cada uno de los conectores externos tiene unas características muy concretas que lo definen y en algunos casos les da el nombre, estos conectores son:

Ilustración 1-14. Detalle de los conectores correspondientes a los puertos del PC.

1.4.1 Puerto Paralelo de impresora. El SPP (Standard Printer Port.) fue diseñado en un principio con el único objetivo de controlar una impresora y enviarle datos para que fuesen impresos. Este primer desarrollo, que fue utilizado hasta el comienzo de los primeros Pentium, era unidireccional y sólo permitía el flujo de datos desde la CPU hasta la impresora, con lo cual, estaba muy limitado para utilizarlo como puerto de propósito general en otras aplicaciones como control de escáneres, CDROM externos, etc. Para solventar este problema, aparecieron dos nuevos estándar de puertos paralelo, que utilizando el mismo conector, son compatibles con el antiguo puerto paralelo, pero en este caso son bidireccionales. El primero de ellos, denominado ECP (Extended Capabilities Port) fue desarrollado por Intel y el segundo, denominado EPP (Enhanced Parallel Port) fue desarrollado por Microsoft. Ambos modos de funcionamiento, permiten velocidades de transferencia 10 veces superiores que el antiguo modo que se conoce como “Estándar”. Actualmente todos los PC´s que se fabrican trabajan con los tres modos, configurándose en la BIOS el modo utilizado por nuestro ordenador. Tanto el modo ECP, como el EPP, permiten la conexión con dispositivos rápidos como escáneres, CDROM externos, unidades ZIP, etc y también permite comunicación bidireccional con las nuevas impresoras, que no solo reciben datos del ordenador, sino que también le transmiten datos para dar

cuenta de su estado como puede ser, nivel de la tinta (en el caso de las impresoras de inyección de tinta), posibles averías internas, etc. El conector utilizado para este puerto en la carcasa del ordenador es de 25 terminales hembra tipo “D”, también denominado DB 25 hembra, aunque sólo utiliza 8 de ellos para la transmisión de datos. Los terminales utilizados en un puerto paralelo normal son los siguientes: Nº Terminal 1

Nombre

Descripción

STROBE

Strobe

2 3 4 5 6 7 Nº Terminal 8

D0 D1 D2 D3 D4 D5 Nombre

Bit datos 0 Bit datos 1 Bit datos 2 Bit datos 3 Bit datos 4 Bit datos 5 Descripción

Nº Terminal 10

Nombre

Descripción

ACK BUSY PE SELIN AUTOFD ERROR INIT Nombre

Bit datos 6

11 12 13 14 15 16 Nº Terminal 17

Acknowledge/ Acuse recibo Busy /Ocupada Fin papel Selec. Entrada Autofeed Error Inicializar Descripción

SEL

Seleccionar

Bit datos 7

18-25

GND

Masa

Tabla 1-4. Conexiones puerto paralelo

Normalmente sólo se utiliza un puerto paralelo en un ordenador, aunque se podrían incorporar hasta dos puertos paralelos, denominándose el primero LPT1 y el segundo LPT2. Estos puertos tienen asignadas un rango de direcciones de entrada/salida y una interrupción. El puerto ECP también utiliza un ADM (Acceso Directo a Memoria), que puede ser el ADM1 o el ADM 3, que se asignará tanto en la BIOS, como en la configuración del sistema de Windows. La asignación de estas direcciones e interrupciones es la indicada a continuación: Puerto Direcciónes I/O IRQ ADM (ECP) LPT1 0378H-037FH 7 3 LPT2 03BCH-03BEH 5 Tabla 1-5. Configuración puerto paralelo

Actualmente la mayoría de las impresoras no incorporan ya este conector debido a que es más barata la utilización de la conexión USB, sólo las impresoras profesionales lo siguen incorporando, aunque en muchos casos ya sea como opción mediante algún sistema de ampliación. Por este motivo, es muy posible que en un futuro cercano dejen de fabricarse placas madre que lo incorporen directamente y vuelva a ser una opción más mediante tarjeta de ampliación, como lo fue en los primeros ordenadores.

1.4.2 Puerto serie RS-232. El puerto serie del ordenador sigue el estándar RS-232 desarrollado por una asociación de industrias de electrónica denominada EIA (Electrónics Industries Association), está pensado como puerto genérico de comunicaciones. Es en él donde habitualmente se conecta el módem que nos permite la comunicación con otros ordenadores. Sin embargo, también ha sido el puerto habitual para la conexión del ratón, aunque actualmente está siendo desbancado por el bus PS2 para ratón y el USB. Los puertos serie son reconocidos por el DOS y por WINDOWS con el nombre de COMx, disponiendo en las placas madre de dos puertos serie denominados COM1 y COM2, pudiendo ampliarse hasta el COM4, que suele ser utilizado por el módem interno. Los conectores utilizados para este puerto son dos: conector macho de 25 pines (DB 25 macho) y conector macho de 9 pines tipo “D” (DB 9 macho). Hasta los primeros Pentium los ordenadores incorporaban el conector de 9 pines para el COM1 y el de 25 pines para el COM2, pero actualmente, en las carcasas ATX, suele disponerse dos conectores de 9 pines, uno para cada COM. Los terminales utilizados en cada uno de los puertos serie del ordenador son los siguientes: A Terminal Nombre terminal Desde A Terminal Nombre terminal Desde DCE DCE DCE DCE 25D 9D 25D 9D Tierra (GND) Temporización de la 1 15 X

9-10

Datos transmitidos (TXD) Datos recibidos (RXD) Preparado para enviar (RTS) Listo para enviar (CTS) Datos preparados (DSR) Señal a tierra (SG) Masa del sistema Detectada portadora en línea (CD) No utilizado

Selección en espera

12-14

No utilizado

señal transmitida No utilizado

Temporización de la señal recibida Prueba

No utilizado

17 X

Terminal de datos preparado (DTR) No utilizado

Indicador de llamada (RI) Selección de velocidad No utilizado

21 X

22 23 X

Tabla 1-6. Conexiones del puerto serie RS-232

2425

X X

En las placas madre actuales los conectores que existen para la conexión de los puertos serie son únicamente de 9 pines y por tanto, en el supuesto de conectar en ellos un alargador con conector de 25 pines, sólo nueve de ellos tendrán conexión. En este caso, los terminales 9 al 19, 21 y 23 al 25 no tienen conexión, el resto queda como se indica en la tabla anterior. También existen adaptadores que convierten un conector de 9 terminales en uno de 25 y viceversa.

DB9 Macho:

DB9 Hembra:

DB 25 Macho:

DB 25 Hembra: Ilustración 1-15. Detalle de los conectores DB9 y DB25 correspondientes a los puertos serie RS-232

El adaptador de comunicaciones que utiliza el RS-232 es asíncrono y se denomina UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmiter). Los ordenadores anteriores a los Pentium suelen utilizar la UART 8250 de National Semiconductor,que sólo puede realizar comunicaciones hasta 9600 baudios, mientras que las placas actuales, incorporan en el chipset una UART compatible con la 16550, que permite transmisiones de hasta 115.200 baudios y que puede encontrarse en distintas versiones: A, AN o AFN, siendo esta última la mejor de todas. Los puertos serie necesitan tanto de una dirección de entrada/salida, como de una interrupción IRQ y para ellos, la placa madre le asigna 4 direcciones y dos interrupciones, debiendo por tanto compartir estas últimas. En la siguiente tabla se indica la asociación: Puerto

Dirección I/O

IRQ

COM1

03F8

COM2

02F8

COM3

03E8

COM4

02E8

Tabla 1-7. Direcciones e interrupciones utilizadas por el puerto serie

Si utilizamos un ratón conectado al COM1, no deberemos conectar al COM3 ningún dispositivo que utilice la IRQ4, como un módem, puesto que

estará ocupada por el ratón y, probablemente, el dispositivo conectado al COM3 no funcionará correctamente.

1.4.3 Conector para joystick. El Puerto para juegos o controlador para juegos es el dispositivo que nos permite conectar un Joystick al ordenador para ser utilizado. Este conector puede encontrarse tanto en la tarjeta de sonido como en la placa madre. Actualmente, debido a que la mayoría de placas madre incorporan una controladora básica de sonido, la implementación del conector de juegos es más común en la placa base que en la propia tarjeta de sonido. El controlador de juegos normalmente está preparado para controlar hasta dos joysticks y en la mayoría de los casos también puede proporcionar el interfaz básico para conexión con dispositivos MIDI como teclados electrónicos. Por tanto, se compone de un interfaz analógico-digital para dos joystick y un interfaz serie para los dispositivos MIDI. El conector que utiliza el controlador de juegos, consiste en un conector de 15 terminales hembra tipo “D”, sus conexiones se representan a continuación: Terminal 1 2 3 4 5 6

Función +5V Botón 1 (Joystick 1) Posición X (Joystick 1) Masa de botones No usado para joystick Posición Y (Joystick 1)

Terminal 9 10 11 12 13 14 15

Función +5V Botón 1 (Joystick 2) Posición X (Joystick 2) Masa de botones No usado para joystick Posición Y (Joystick 2) No usada para Joystick)

Tabla 1-8. Conexiones puerto de juegos.

Las direcciones 0200H a 0207H están reservadas para el uso del joystick, pero no utiliza ni ADM ni interrupciones IRQ. Debido a la limitación en número de botones del controlador de juegos, la mayoría de joystick y mandos para juegos actuales utilizan el bus USB que es mucho más versátil.

1.4.4 Conector PS/2 para ratón. Como ya se comentó anteriormente, el ratón se puede conectar al puerto serie COMx, al USB o también, al puerto serie PS/2. La diferencia entre uno y otro es fundamentalmente el conector utilizado, que en este caso es un mini DIN de 8 contactos y la interrupción utilizada, que en este caso es la IRQ 12. De las 8 conexiones del conector PS/2 sólo se utilizan las siguientes:

Conector PS/2 para ratón Terminal Función 1 MS_Reloj 2 MS_DATOS 3 N.C. 4 Masa (SG) 5 +5Vcc Tabla 1-9. Conexiones puerto PS/2 para ratón.

Utiliza transferencia serie de datos y, por tanto, un ratón serie podrá conectarse a un conector PS/2 para ratón con el simple hecho de utilizar un adaptador de conexiones. Igualmente sucede con los ratones que disponen de conexión USB si disponemos del adaptador para la conexión PS/2.

1.4.5 Conector para teclado. El teclado es un dispositivo indispensable en todo ordenador y por tanto, es la placa madre la encargada de disponer el controlador adecuado. Actualmente se utilizan dos tipo distintos de conector para teclado, el DIN de 5 contactos hembra y el mini DIN de 8 contactos similar al utilizado por los antiguos equipos PS/2. Comentar que también existen teclados que pueden ser conectados mediante conexión USB. Los equipos que utilizan placa ATX disponen del teclado PS/2, mientras que la mayoría de los ordenadores antiguos (a excepción de los PS/2 de IBM) utilizan el conector DIN de 5 contactos. Las conexiones de estos conectores y su función son las especificadas a continuación: Terminal Terminal Función DIN 5C PS/2 1 1 Reloj 2 2 Datos 3 3 NC 4 4 GND (SG) 5 5 +5V Carcasa GND(FG) 6 NC Tabla 1-10. Conexiones teclado.

A la vista de las conexiones es fácil comprender que la transmisión de datos entre teclado y ordenador se realiza en formato serie sincronizado con una señal de reloj proveniente del teclado.

Ilustración 1-16. Detalle del conector de teclado tipo DIN y PS/2

A continuación se presenta un dibujo con todos los conectores de salida correspondientes a una placa madre genérica que integra la tarjeta de vídeo y el chip de sonido:

Ilustración 1-17. Detalle del panel de conexiones de una placa ATX que incluye tarjeta gráfica y tarjeta de sonido.

Conector PS2KBM-1 PS2KBM-2

Descripción Conector para ratón PS/2

LPT1

Conector DB25 hembra para impresora

COM1-2

Conector DB9 comunicaciones

SVGA

Conector DB15. Salida para monitor SVGA

USB1-2

Conectores entrada y salida del bus USB

Conector para teclado PS/2

macho.

Puerto

J1-J2-J3(inferior) Conectores Jacks de audio: Entrada de micrófono (Mic.), entrada de línea (Line IN) y salida altavoz (Altavoz) Tabla 1-11. Descripción conectores del PC.

1.5 Conclusión. La placa madre influye notablemente en el rendimiento general del equipo, un buen microprocesador, como el Pentium IV, obtendrá un rendimiento muy

superior si se monta en una placa que utilice un chipset, como el i925XEE, que si se monta en un chipset i865G. Por otra parte, es muy importante que la tarjeta gráfica que montemos en nuestro sistema sea AGP, de este modo obtendremos una mejora en el rendimiento de los gráficos en 3D considerable, puesto que el bus PCI es considerablemente más lento que el AGP y no permite el acceso directo a la memoria principal. Actualmente debemos tomar en cuenta el BUS PCI Express para esta tarea. También deberemos observar el zócalo sobre el que irá montado la CPU. Este deberá ser compatible con el microprocesador que vamos a montar en el equipo, de otro modo, el sistema no funcionará. A continuación se muestra un diagrama con los distintos anchos de banda que pueden alcanzar cada uno de los buses del sistema en una placa madre que utiliza el chipset Intel® 925XE Express:

Ilustración 1-18. Diagrama de bloques del Chipset Intel® 925XE Express.

Son significativas las diferencias de los anchos de banda de los distintos buses. Como es lógico pensar, el más rápido es el que une la CPU con el puente norte del chipset que, a su vez, está unido con la memoria RAM y que puede trabajar hasta 8,5 GB/s. El siguiente en velocidad es el bus correspondiente al BUS PCI Express x16 para la tarjeta gráfica que puede llegar a trabajar hasta 8 GB/s, muy próximo a la velocidad de la CPU. En tercer lugar se encuentra el bus que une el puente norte con el puente sur del chipset que puede llegar hasta 2 GB/s. En último lugar, y a gran distancia de los anteriores, se encuentra el bus PCI Express x1 con una velocidad teórica de 500 MB/s. El resto de puertos de entrada/salida que son mucho más lentos.

1.6 Configuración de la BIOS. Básicamente existen dos fabricantes de BIOS para PC que han acaparado el Mercado. Estos fabricantes son American Megatrends Inc con su AMIBIOS, que actualmente se presenta en entorno de ventanas denominándose WinBIOS; y su competidor es AWARD SOFTWARE que aun mantiene el entorno de texto para realizar la configuración. No obstante, los ordenadores fabricados por las grandes marcas suelen incorporar BIOS propias, aunque estas no suelen diferir mucho de las comerciales. Prácticamente todas las posibilidades de la placa base se configuran desde la BIOS, aunque en las placas antiguas algunas características como la velocidad de la CPU y la tensión Vcore de la CPU (tensión del núcleo del microprocesador) se configuran desde los puentes de la placa base. Algunos de los parámetros de configuración de la BIOS afectan directamente a la CPU o al disco duro y ya serán explicados en sus correspondientes capítulos, por tanto, no los comentaremos ahora, centrándonos en el resto de parámetros que configuran directamente la placa base y los dispositivos directamente asociados a ella. Una característica de las BIOS modernas es la eliminación de opciones para configurar, es decir, se tiende a simplificar al máximo automatizando la mayoría de las funciones de la placa base.

1.6.1 Opciones típicas de las BIOS. Debido a que ambas BIOS, AMIBIOS y WINBIOS, tienen opciones muy similares y que nos extenderíamos mucho para ver una por una todas sus opciones por separado, hemos realizado una selección de las más utilizadas marcando con color verde las que normalmente no se suelen modificar por el usuario del equipo o las que incluyen conceptos complicados de manejar. Al igual que en otras muchas BIOS, la forma de entrar en la configuración es pulsando la tecla “Supr” mientras comprueba la memoria en la inicialización del ordenador. Cuando entramos en la pantalla de configuración CMOS SETUP UTILITY, nos encontramos con diversas opciones. Para realizar los cambios se suelen utilizar las teclas “RePág” y “AvPag”. 1.6.1.1 STANDARD CMOS SETUP. Desde esta opción se pueden configurar los siguientes parámetros: • Date y Time: Día mes y año, así como la hora del sistema. •

Hard disk: Ya explicado en el tema sobre el disco duro.

Ilustración 1-19. Standard cmos setup

•

Drive A y B: Configura las unidades de disco flexible instaladas, las opciones pueden ser: None, 1,44 MB, 1.2 MB, 720KB y 360 KB

•

Vídeo: Tipo de controlador básico utilizado durante el arranque del ordenador, lo normal es que la tarjeta sea compatible EGA/VGA.

•

Halt on: Nos permite parar el arranque del ordenador en los siguientes casos: o All errors: En cualquier error de inicialización que se produzca. o All, but keyboard: Todos a excepción de un error de teclado. o All, but diskette: Todos a excepción de las unidades de disco flexible. o All, but disk/key: Todos menos disquetera y teclado.

•

Información de la memoria RAM instalada: Nos informa de la memoria RAM instalada en el ordenador, diferenciando entre memoria base (MSDOS), memoria extendida y memoria superior u otra memoria instalada.

1.6.1.2

BIOS FEATURES SETUP.

Nos permite configurar el proceso de arranque en múltiples facetas del mismo. •

Virus Warning: Permite habilitar (Enabled) o deshabilitar (Disabled) el detector de virus que incorpora la BIOS de la placa madre y que puede detectar virus en el Boot o sector de arranque de los discos duros. Es importante tener en cuenta que si este parámetro está habilitado el Windows 95/98 no puede Ilustración 1-20. Bios features setup ser instalado, ya que éste modifica el boot sector del disco duro.

•

CPU Internal Cache o CPU Level 1 Cache: Comentado en el capítulo del microprocesador.

•

External Cache o CPU Level 2 Cache: Comentado en el capítulo del microprocesador.

•

Procesor Number microprocesador.

Feature:

Comentado

capítulo

del

•

Quick Power On Self Test: Permite habilitar o deshabilitar ciertos test que se realizan durante el proceso de arranque. Si esta opción está deshabilitada, el proceso de arranque será más rápido, pero menos seguro.

•

Boot Secuence: Indica el orden de las unidades de disco con posibilidad de arrancar el ordenador, que se seguirá en el proceso de inicialización del ordenador. Las unidades posibles son A:, C:, SCSI, CDROM. Algunas BIOS modernas tienen una opción denominada EXT y en este caso, la BIOS tendrá una nueva opción denominada Boot Secuence Ext Means.

•

Boot Secuence Ext Means: Si en la opción anterior se selecciona EXT, esta opción indica que unidad externa será la encargada de realizar el arranque, por ejemplo, SCSI.

•

Swap Floppy Drive: En el caso de que utilicemos dos disqueteras, nos permite intercambiar la letra asignada a cada una de estas unidades entre sí, es decir, si habilitamos esta opción, la unidad A: será vista como B: por el sistema y viceversa.

•

Boot Up Floppy Seek: Habilita o deshabilita el chequeo de las unidades de disco flexible durante el proceso de arranque. Si se deshabilita, el proceso de arranque será más rápido.

•

Boot up NumLock Status: En posición On activa la tecla NumLock del teclado numérico. Esta conmuta la actuación del teclado numérico, si está activa, el teclado numérico se comporta como tal, en caso contrario las teclas trabajan con la segunda función asignada, es decir, cursores, Ins, Supr, Fin, Inicio, RePág y AvPág.

•

Boot up System speed: Selecciona la velocidad por defecto del sistema. El sistema seleccionará esta velocidad después de la inicialización: o High: Selecciona la velocidad alta. o Low: Selecciona la velocidad baja. Utilizada para la detección de averías.

•

Gate A20 Option: Indica como el sistema utilizará la línea A20 (memoria extendida) con programas realizados para procesadores antiguos. Por defecto se suele indicar que trabaje en modo “Normal”. o Normal: La señal A20 será controlada por el mismo controlador del teclado o por el Chipset de la placa madre. o Fast: La señal A20 es controlada mediante el puerto 92 con un chip específico para el control de esta señal.

•

Ide HDD Block Mode: Ver tema de discos duros.

•

Firmware Write Protect: Impide que la BIOS sea actualizada por otra nueva. Por tanto, si deseamos actualizar la BIOS no debemos olvidar el deshabilitar esta opción.

•

Typematic Rate Setting: Si se habilita podremos, mediante las opciones Typematic Rate (Char/Sec) y Typematic Delay (Msec), configurar la velocidad de repetición del teclado y el retraso en milisegundos antes de iniciarse la repetición.

•

Typematic Rate (Char/Sec): Número de veces que se repetirá una tecla por segundo si esta permanece pulsada.

•

Typematic Delay (Mseg): Retraso en milisegundos antes de comenzar la repetición de un carácter.

•

Security Option: Las BIOS actuales permiten introducir una palabra clave para controlar el acceso, tanto al sistema, como a la configuración de la BIOS. Las opciones que nos ofrece son: o System: Nos pedirá clave tanto para acceder al sistema, como para acceder a la configuración de la BIOS. o Setup: Sólo nos pedirá clave para acceder a la configuración de la BIOS, sin embargo accederemos al sistema sin problemas. Esta opción permite a otros usuarios el acceso a nuestro ordenador, pero no les deja cambiar la configuración de la BIOS. o Disable: Queda deshabilitado el control de acceso por contraseña.

•

PCI/VGA Palette Snoop: Sirve para mejorar el funcionamiento de las tarjetas de vídeo antiguas conectadas en un slot ISA habilitando al controlador primario PCI VGA a compartir una paleta común con una tarjeta de vídeo ISA. Si utilizamos una tarjeta PCI, esta opción debe estar deshabilitada.

•

OS Select For DRAM > 64MB: Permite a los ordenadores que utilizan el sistema operativo OS/2 utilizar memoria DRAM por encima de 64MB. Si no utilizamos este sistema operativo, esta opción debe estar en: NonOS2.

•

Report No FDD for WIN 95: Seleccionando la opción YES nos permite que trabajemos en WIN 95 con un ordenador que no disponga de unidad de disco flexible. Utilizado en portátiles cuya unidad de disco flexible comparta conexión con otro dispositivo como el CDROM en un conector PCMCIA.

•

Delay IDE Initial (Sec): Indica el tiempo en segundos que se debe esperar, durante el proceso de inicialización, para la detección de los discos duros IDE. Normalmente debe configurarse a “0”, puesto que la mayoría de los discos duros IDE responden muy rápidamente al sistema durante la inicialización del mismo.

•

Video BIOS Shadow: Si habilitamos esta opción se realizará una copia de la BIOS de vídeo en la memoria superior (entre los 640 KB y el MB), de forma que la ejecución de esta BIOS sea más rápida. Por el contrario, nos quitará espacio para poder instalar controladores de dispositivo en el modo MSDOS.

•

C8000-CBFFF Shadow ... DC000 – DFFFF Shadow: Realiza la misma operación de copia, de los dispositivos cuyas memorias ROM utilizan estas direcciones de memoria, en la memoria superior mejorando la velocidad de ejecución.

1.6.1.3

CHIPSET FEATURE SETUP

Las siguientes opciones de configuración nos permiten configurar parámetros concernientes al Chipset del ordenador, incluyendo algunos parámetros correspondientes a la memoria y otros relacionados con el microprocesador. • SDRAM CAS Latency Time: Indica el número de ciclos de reloj que dura un ciclo CAS. Cuanto menor sea este número mejor será el rendimiento de la memoria, pero más inestable se hará el sistema, incrementándose la posibilidad de que el ordenador se quede colgado. La opción por defecto es la más aconsejable y ésta Ilustración 1-21. Chipset features setup suele ser “3” ciclos. •

SDRAM CAS-to-CAS Delay: Indica el número de ciclos de reloj que se insertan como retraso entre dos ciclos CAS.

•

SDRAM RAS-to-CAS Delay: Similar al anterior, pero entre un ciclo RAS y uno CAS. Por defecto “3” ciclos.

•

SDRAM RAS Precharge Time: Tiempo utilizado en el refresco de la memoria cuando se realiza un ciclo RAS. Por defecto “3” ciclos.

•

SDRAM Leadoff Command: Ciclos utilizados para realizar la carga de un dato en la memoria. Por defecto “3” ciclos. En todas las opciones de

memoria debemos tener en cuenta que a menor valor, mejor rendimiento, pero más inestabilidad. •

SDRAM Precharge Control: Habilitado indica que el refresco de la memoria se realiza en cada ciclo de reloj.

•

DRAM Data Integrity Mode o Memory Parity/ECC Check: Habilita la detección de errores mediante la paridad, o la detección y corrección de errores mediante el código ECC. En placas madre más antiguas y placas madre que permiten al tiempo incorporar memorias DRAM tipo EDO y SDRAM, las opciones referentes a la memoria se determinan del siguiente modo:

•

Bank 0/1 DRAM Timing, Bank 2/3 y DRAM Timing Bank 4/5 DRAM Timing: Los valores a considerar son los siguientes: o 70 ns: Para memorias EDO lentas. Incorpora 3 estados de espera. o 60 ns: Para memorias Fast Page Mode/EDO rápidas. Incorpora sólo 2 estados de espera. o SDRAM 10 ns: Si utilizamos memoria SDRAM

•

SDRAM Cycle Lengt: Longitud de un ciclo SDRAM.

•

DRAM Read Pipeeline: Habilita la posibilidad de utilizar la función Pipeline en los ciclos de lectura de la memoria DRAM.

•

Cache RD+CPU Wt Pipeline: Habilita la función Pipeline en los ciclos de lectura de la caché y los de escritura de la CPU. Por defecto debe estar habilitado.

•

Cache Timing: configura la velocidad de la caché: o Fast: Rápido o Fastes: Muy rápido.

•

System BIOS Cacheable y Video BIOS Cacheable: Si se habilitan, copian en memoria RAM los códigos correspondientes a las BIOS del sistema y de vídeo, de modo que puedan ser ejecutadas a mayor velocidad con ayuda de la caché de memoria. Las direcciones de memoria utilizadas para usar como caché de la BIOS del sistema son: F0000h-FFFFFh.

•

8 Bit I/O Recovery Time: Indica los ciclos necesarios para que las tarjetas ISA de 8 bits se recuperen entre instrucciones de entrada-salida. Si la tarjeta ISA es muy lenta, este valor debe incrementarse y si son rápidas debe ser “1”.

•

16 Bit I/O Recovery Time: Igual que la opción anterior para tarjetas ISA de 16 bits.

•

Memory Hole at 15M-16M: Esta opción habilita un mega de memoria principal en el margen comprendido entre los quince megas y los 16 para que las tarjetas ISA lo utilicen. Si no utilizamos tarjetas ISA capaces de usar esta área de memoria no debemos habilitar esta opción.

•

Pasive Release y Delayed Transaction: Estas opciones ajustan el funcionamiento del puente PCI to ISA, permitiendo también compatibilidad con la especificación PCI 2.1.

•

AGP Aperture Size (MB): Si disponemos de una tarjeta AGP con esta opción configuramos el tamaño de la memoria RAM que es capaz de manejar la tarjeta de vídeo conectada al bus AGP. Normalmente el valor por defecto es 64M.

•

Onchip USB: Habilita el funcionamiento del bus USB. En algunas BIOS esta opción se configura en la pantalla INTEGRATED PERIPHERALS OPTION.

•

USB Keyboard Suppor: Habilita la conexión de un teclado en el bus USB. En algunas BIOS esta opción se configura en la pantalla INTEGRATED PERIPHERALS OPTION.

•

Spread Spectrum: Si se habilita, evita interferencias producidas por ondas electromagnéticas de aparatos próximos. Si no tenemos interferencias de aparatos próximos, lo mejor es no habilitarlo.

•

CPU Warning Temperature: Ajusta la temperatura máxima que podrá alcanzar el microprocesador antes de que salte la alarma de temperatura. Un valor aceptable puede ser 60 o 65 ºC. Esta función sólo es válida para placas madre que incorporan un sensor térmico en el microprocesador.

•

Current CPU Temperatura: microprocesador.

1.6.1.4

Indica

temperatura

actual

del

POWER MANAGEMENT SETUP OPTION.

En este apartado se configuran las opciones de bajo consumo de la placa y algunos dispositivos como los discos duros y el monitor si cumple con las normas Energy. Hoy día se pueden encontrar dos estándares de configuración del bajo consumo del ordenador:

•

ACPI (Advanced Configuration and Power Interface): Actualmente todas las placas soportan este modo de funcionamiento que permite que los sistemas operativos con soporte para ACPI, como el Windows Me/2000/XP, tomen el control de la gestión de energía de la placa base y de los dispositivos Plug & Play que Ilustración 1-22. Power management setup también cumplan estas especificaciones. Esto permite que el sistema operativo pueda suspender la sesión apagando prácticamente el ordenador y restaurándolo sin necesidad de reiniciar el equipo, volviendo al punto exacto en el que estábamos antes de la suspensión.

•

APM (Advanced Power Management): Es un estándar desarrollado por Microsoft, Intel y otras empresas para la gestión de energía. Permite que la placa madre controle la gestión de energía pudiendo diferenciar entre tres estados distintos de consumo: o HDD Standby: En este estado el disco duro deja de girar, pero se mantiene en espera de que llegue alguna instrucción de lectura o escritura en el dispositivo para reiniciar su normal funcionamiento. Al no girar el disco durante este estado, el consumo del disco duro es mínimo y su calentamiento también. o System Doze: Modo dormitar, es un estado similar al anterior, pero del sistema en general. Se consigue un consumo muy bajo, pero manteniendo la funcionalidad del sistema operativo, que puede estar atendiendo a la gestión de la red, Internet y otras funciones en las que no es necesario un usuario. o System Suspend: En este modo el sistema se apaga prácticamente por completo, pero no descarga los datos de la memoria y por tanto, se puede reestablecer la sesión en el punto en que estaba antes de la suspensión.

La configuración del modo ACPI la realiza el propio sistema operativo y por tanto, la BIOS no interviene, salvo en algunas placas que permite activar o desactivar esta opción desde la BIOS. Sin embargo, las posibilidades del APM se configuran directamente en la BIOS. •

ACPI Function: Activa o desactiva el soporte de energía ACPI.

•

ACPI Suspend Type: Configura el tipo de suspensión que se realizará cuando el sistema operativo requiera esta función: o S1(POS): Equivalente a un bajo consumo realizado por software. o S3(STR): El sistema completo se suspende a excepción de la RAM, que recibe el refresco suficiente para mantener los datos para la restauración del proceso.

•

Power Management: Admite varias opciones: o Disabled: El sistema opera en modo normal, sin modos de bajo consumo. Todas las funciones del Power Managemenst están deshabilitadas. o Max Saving: Este modo maximiza las capacidades de bajo consumo del sistema, ajustando los tiempos para activar los estados de bajo consumo al mínimo. o Min Saving: En este caso, se minimiza la capacidad de bajo consumo, estableciendo los tiempos para la activación del bajo consumo en valores altos. o User Define: Es el usuario quien realiza la programación de los tiempos de activación de los modos de bajo consumo según sus necesidades.

•

PM Control by APM: Permite que la administración de potencia (PM) sea gestionada por el soporte APM.

•

Video Off Option: Determina en que modos de bajo consumo del sistema desactivarán el monitor. Las opciones son: o Suspend Î off: El monitor se desconectará sólo cuando el sistema se suspenda. o All Modos Î off: Cualquier modo de bajo consumo del sistema hará que el monitor también se desconecte. o Always On: El monitor permanecerá siempre activado.

•

Video Off In Suspend: Similar a la anterior con la opción Suspend Î off.

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Video Off After: equivalente a la opción Video Off Option, pero con las opciones: o Suspend: Igual que Suspend Î off o Standby: Igual que All modos Î off o NA: Igual que Always On

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Video Off Method: Determina la forma en la que el monitor se desconecta. Existen varias opciones: o V/HSYNC+BlanK: El sistema elimina las señales de sincronismo Vertical y Horizontal y limpia el buffer de vídeo para que no se emita ninguna imagen en el monitor. o DPMS: Esta opción debe seleccionarse si el monitor y la tarjeta gráfica soportan el estándar DPMS (Display Power Management Signaling) de VESA (Video Electrónics Standards Association). En el software de la tarjeta gráfica se configuran los valores del administrador de potencia del sistema de vídeo VPM (Video Power Management).

•

Suspend Type: En la opción por defecto “stop Grant”, la CPU pasará a Idle Mode (modo de bajo consumo) cuando el sistema se suspenda.

•

CPU Fan Off Option: Permite desconectar el ventilador de la CPU cuando el sistema pasa a algún modo de bajo consumo. Las opciones son similares a las comentadas en Video Off Option.

•

MODEM Use IRQ: Nos permite especificar la interrupción que utiliza el MODEM conectado al sistema. Si, estando el sistema suspendido, se activa dicha interrupción, se restaura el funcionamiento para poder atender dicha demanda.

•

Throttle Duty Cycle: Nos indica el porcentaje de trabajo de la CPU cuando pasa al modo de bajo consumo (Idle Mode).

Las siguientes opciones permiten configurar los temporizadores para la activación de los modos de bajo consumo “PM Timers”: •

HDD Power Down o HDD Standby Mode: Configura el tiempo que debe transcurrir sin detectarse una lectura o escritura en el disco duro para que se active el modo de bajo consumo en el disco duro. Las opciones son: o Disabled: NO entra nunca en bajo consumo. o 1, ..., 15 minutos: Se activa en el intervalo de tiempo programado que puede estar comprendido entre 1 y 15 minutos.

•

Doze Mode: Configura el tiempo que debe transcurrir sin detectarse actividad en el sistema para que se active el modo dormitar (Doze Mode). Las opciones son: Disabled, 10 sec, ...., 1 min, ....1 h.

•

Suspend Mode: Igual que el anterior, pero para entrar en el modo suspensión (Suspend Mode). Las opciones son las mismas que en Doze Mode.

•

Soft-off by PWR-BTTN: Si nuestro sistema utiliza ACPI y utilizamos una placa madre con conexión de alimentación ATX, esta opción configura el funcionamiento del pulsador de encendido (system power ON/OFF) para que suspenda el sistema: o Instant-off: El sistema entrará en modo suspensión nada más pulsar el botón de encendido. o Delay 4 sec: El sistema entrará en el modo suspensión sólo si mantenemos pulsado el botón de encendido durante 4 o más segundos.

Las siguientes opciones permiten configurar los eventos que permitirán al sistema poner a cero los contadores que activan el modo de bajo consumo “PM Events”. Cuando el sistema detecta que no hay actividad en los eventos habilitados se inician los contadores para entrar en el modo Doze o dormitar y los contadores para entrar en modo suspensión, si se detecta actividad se ponen de nuevo a cero los contadores a la espera de un nuevo lapso de inactividad: • VGA: Si se detecta actividad entre la CPU y la tarjeta gráfica (operaciones de entrada-salida) se reiniciarán los contadores que permiten entrar en el modo Doze. •

LPT & COM: Igual que la anterior, pero con la actividad en los puertos de impresora LPT y de comunicaciones COMx.

•

HDD & FDD: Igual que el anterior, pero con la actividad en los discos duros y flexibles.

•

DMA&Master: Igual que las anteriores, pero con la actividad en los Canales DMA y las tarjetas PCI maestras (PCI Master).

Las siguientes opciones también permiten reiniciar los contadores que originan la suspensión del sistema: •

1IRQ 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 y 15: Reinicia los contadores que originan la suspensión del sistema cuando se activa cualquiera de estas interrupciones. Si se deshabilitan, la acción de estas interrupciones no tienen ningún efecto sobre los contadores.

•

Primary IDE 0 y 1 y Secundary IDE 0 y: Igual que el anterior con los dispositivos IDE conectados al ordenador.

Las siguientes opciones permiten restaurar el ordenador después de haber entrado en el modo de suspensión: •

Resume by LAN o Wake On LAN: Si la tarjeta de RED conectada a nuestro equipo soporta las especificaciones Wake On LAN, la placa madre saldrá del modo de suspensión cuando se detecte tráfico hacia nuestro ordenador. Las placas con la especificación Wake On LAN disponen de un conector que deberá conectarse a la placa base. También permite el encendido remoto del ordenador mediante la RED local.

•

Wake Up by PCI Card: Permite restaurar la actividad del ordenador cuando se detecte actividad en cualquiera de los slots PCI.

•

Power On by Ring: Permite restaurar la actividad del ordenador cuando el MODEM detecta una llamada entrante. El MODEM debe disponer de conexión Wake On MODEM para conectar a la placa madre.

•

Resume By Alarm: Cuando se habilita esta opción aparecen varias alarmas que permitirán activar el sistema en un día concreto del mes, o a una cierta hora: o Date (of Month) Alarm: Indica el día del mes que saltará la alarma. o Time (hh:mm:ss) Alarma: Indica hora, minuto y segundo en que se activará la alarma.

•

Mouse Break Suspend: Permite que el sistema salga del modo suspensión cuando se detecta actividad en el ratón.

1.6.1.5

PNP/PCI CONFIGURATION.

Las siguientes opciones nos permiten configurar la asignación de interrupciones disponibles para las tarjetas PCI/ISA que se conectan a los slots de expansión de la placa madre. Si la opción indicada es PCI/ISA PNP (Plug & Play), la asignación la realizará el sistema de forma automática. Esta opción es la más aconsejable, pero puede darnos problemas si insertamos tarjetas PNP junto con tarjetas NO PNP. En este caso las interrupciones asignadas a las tarjetas NO PNP deberán configurarse con la opción LEGACY ISA en la IRQ utilizada para que las tarjetas PNP no puedan utilizarlas. •

PNP OS Installed: Si disponemos de un sistema operativo que soporta dispositivos PNP (como WINDOWS 98) deberemos activar esta opción, en caso contrario, deberemos desactivarla para que sea la BIOS quien gestione dichos dispositivos.

•

Reset Configuration Data o Force Update ESCD: Si esta opción está habilitada, cada vez que se reinicie el ordenador, todos los datos

almacenados sobre los dispositivos PnP serán borrados de la memoria y sus parámetros serán creados de nuevo. Lo normal es que esta opción se deshabilite una vez que se ha terminado de configurar los dispositivos PnP. Las siglas ESCD vienen de Extended System Configuration Data. •

Resources Controlled By: En modo Manual la configuración de las interrupciones y de los canales DMA se realizarán manualmente, pudiendo impedir que una IRQ concreta se asigne a los dispositivos PNP configurando dicha IRQ con la opción LEGACY ISA. En el modo ESCD la asignación la realizará la BIOS de forma dinámica según sean solicitadas por los dispositivos PnP.

•

IRQ-3 Assigned to .....IRQ-15 Assigned to: Si se configura con la opción PCI/ISA PnP la IRQ correspondiente quedará libre para que el sistema la asigne dinámicamente al primer dispositivo PNP que la solicite. Si se configura con la opción LEGACY ISA la IRQ correspondiente se reservará para las tarjetas ISA NO PnP que la necesiten.

•

DMA-0 assigned to ... DMA-7 assigned to: Igual que la anterior para los canales DMA.

•

CPU to PCI Write Buffer: Habilita o deshabilita un buffer de escritura entre la CPU y el bus PCI.

•

PCI IRQ Actived By: Permite configurar si la activación de la IRQ se realizará por Flanco o por nivel.

•

Assigned IRQ For USB: Permite asignar una interrupción para la utilización con el bus USB.

•

Assigned IRQ For VGA: Permite asignar una interrupción para la tarjeta gráfica. Si utilizamos tarjetas gráficas antiguas que no trabajan con texturas ni efectos 3D, podemos desactivar esta opción, puesto que normalmente no utilizan interrupciones, pero si utilizamos una tarjeta moderna, es conveniente tener activa esta opción.

•

PIRQ_0 Use IRQ Nº .... PIRQ_3 Use IRQ Nº: Permite asignar una interrupción concreta a una de los slots PCI de la placa madre. Si todas las tarjetas instaladas son PNP, lo mejor es configurar todas estas opciones en el modo AUTO (automático).

1.6.1.6

INTEGRATED PERIPHERALS.

Esta Pantalla nos permite configurar los canales IDE y los controladores de puertos LPT, COM, USB e IR (infrarrojos) integrados en el Chipset de la placa madre.

Todas las opciones correspondientes a los canales IDE ya han sido comentadas en el tema correspondiente a discos duros y por tanto, en este tema sólo hablaremos del resto de opciones. •

Onboard UART1 y Onboard UART 2 u Onboard Serial Port 1 y Onboard Serial Port 2: Permite configurar los parámetros correspondientes a los puertos de comunicaciones o puertos serie integrados en el Chipset de la placa base. Los valores que pueden tomar son: o 3F8/IRQ4: Correspondiente al COM1. o 2F8/IRQ3: Correspondiente al COM2. o 3E8/IRQ4: Correspondiente al COM3. o 2E8/IRQ3: Correspondiente al COM4. o AUTO: Configura el puerto automáticamente. La UART 1 como COM1 y la UART 2 como COM2.

•

Onchip USB: Habilita el funcionamiento del bus USB. En algunas BIOS esta opción se configura en la pantalla CHIPSET FEATURES SETUP.

•

USB Keyboard Suppor: Habilita la conexión de un teclado en el bus USB. En algunas BIOS esta opción se configura en la pantalla CHIPSET FEATURES SETUP.

•

Init Display First: Configura si la tarjeta de vídeo inicial se encuentra en uno de los Slots PCI (PCI slot) o en la placa madre (Onboard). Téngase en cuenta que los sistemas operativos como el WINDOWS 98 admiten varias tarjetas gráficas instaladas en una misma placa base, entre las posibilidades se encuentra el tener una tarjeta gráfica en un slot PCI y otra en placa madre. Con esta opción indicaremos cual será la principal.

•

KBC Input Clock Select: Permite establecer la velocidad de reloj de entrada del teclado. Normalmente 8 MHZ.

•

Onboard IR Function: Permite que el segundo puerto serie se utilice como puerto de infrarrojos a través del correspondiente conector situado en la placa madre.

•

Onboard UART 2 Mode: Permite que el segundo puerto serie se utilice como puerto de infrarrojos pudiendo elegir entre tres posibilidades: o Standard: Soporta un infrarrojo serie estándar (IrDA) o HPSIR: Soporta un interfaz serie de infrarrojos en formato HP. o ASKIR: Soporta un interfaz serie de infrarrojos en formato SHARP.

•

Onboard Parallel Port: Establece la dirección correspondiente al puerto paralelo: o 3F8/IRQ7: LPT1 o 278/IRQ5: LPT2

•

Parallel Port Mode: Establece el modo de funcionamiento del puerto paralelo: o SPP o Normal: Modo estándar desarrollado por IBM para los primeros modelos PC/AT. Es un puerto unidireccional. o EPP: Enhanced Parallel Port (Puerto paralelo mejorado y bidireccional) o ECP: Extended Capabilities Port (Puerto con capacidades Extendidas y bidireccional) o EPP+ECP: Habilita ambos modos de funcionamiento del puerto paralelo.

•

ECP Mode Use DMA: Indica la DMA utilizada por el modo ECP, puede ser el DMA 1 o el DMA 3.

•

EPP Mode Select: Configura la versión correspondiente al modo EPP. Los valores pueden ser EPP1.7 o EPP1.9.

Actualmente muchas placas madre, la tarjeta gráfica, la tarjeta de sonido, el MODEM y la tarjeta de red. En este caso, la BIOS permite la habilitación o deshabilitación de dichos dispositivos. •

Onboard PCI Audio: Habilita o deshabilita el sistema de audio PCI integrado en la placa madre.

•

Onboard PCI MODEM: Habilita o deshabilita el MODEM PCI integrado en la placa madre.

•

AC97 Audio: Debe habilitarse cuando se utilicen tarjetas AMR.

•

AC97 Modem: Debe habilitarse cuando se utilicen tarjetas MR/AMR.

1.6.1.7

¡¡CPU SOFT MENU ¡¡ o Frecuency/Voltage Control

Las placas madre modernas permiten configurar desde la BIOS parámetros como la frecuencia, la tensión de funcionamiento del núcleo de la CPU y algunos otros parámetros que en las placas antiguas se configuraban con los puentes de la placa madre. Debemos tener muy en cuenta que al elevar la tensión o la frecuencia de las memorias y del microprocesador estamos

forzando su funcionamiento (Overclocking) por lo que podemos llegar a deteriorar dichos elementos. •

CPU Name Is: Indica el tipo de CPU instalada en la placa madre.

•

CPU Operating Speed: Permite que la configuración de la placa madre se realice desde la BIOS. o Turbo Frecuency: Fuerza la velocidad del reloj del sistema en torno al doble de su velocidad normal. Se utiliza para el control de calidad del sistema, no es conveniente trabajar con esta opción habilitada. o Ext. Clock (PCI): Indica la velocidad del bus del sistema. o Multiplier Factor: Indica el factor de multiplicación para el cálculo de la velocidad de reloj del núcleo de la CPU. o CPU Core: Bus Freq. Multiple … Igual que el anterior. o AGPCLK/CPUCLK: Indica la relación de velocidad entre el bus AGP y el bus del sistema, por ejemplo 2/3 indica que la velocidad del bus AGP es dos tercios la del bus del sistema. o L2 Cache Latency: Indica la velocidad de la caché L2. Usualmente se configura por defecto o a la misma velocidad que el bus del sistema.

•

CPU Host Crack Control: Similar a la anterior.

•

Auto Detect DIMM/PCI Clk: Cuando esta opción está habilitada, la BIOS deshabilitará automáticamente la señal de reloj de los slot PCI libres y los bancos de memoria DIMM libres.

•

CPU Internal Core Speed: Indica la velocidad del núcleo de la CPU, este valor debe coincidir con el producto entre la velocidad del bus del sistema y el factor de multiplicación.

•

CPU OverVoltage Control: Permite incrementar en un margen, normalmente de un 10%, la tensión del núcleo de la CPU. Puede ser perjudicial para el microprocesador si este no dispone de un disipador muy bueno.

•

DIMM OverVoltage Control y AGP OverVoltage Control: Igual que el anterior, pero para la tarjeta AGP y los módulos de memoria DIMM. El margen de aumento suele ser de 0,3 V.

1.6.1.8

PCI HEALT STATUS OPTION

Los parámetros configurados en esta pantalla funcionan a modo de límite para la activación de alarmas, de modo que cuando se sobrepasan el sistema nos alertará del suceso. Normalmente no deben variarse de la configuración que la placa madre trae de fábrica. •

VCOREIN

Ilustración 1-23. PCI Healt status

o +1.800V o +3.300V o +5.000V o +12.00V o -12.00V o –5.000V •

Voltage Battery

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System Temperature

•

PPGA CPU Temperature

•

SLOT1 CPU temperature

•

CPU Fan Speed

•

Case Fan Speed

•

Power Fan Speed

•

Chassis Has Been: CLOSING

•

Chassis Open Warning: Disabled

1.6.1.9

Otras opciones de interés de la BIOS

•

Load Fail-Safe Defaults: Configura la placa madre con valores que deberían asegurar el arranque del sistema sin problemas. No es el más rápido pero nos garantiza el arranque seguro.

•

Load Optimizad Defaults: A diferencia del anterior, este arranque optimiza los valores de la configuración de la placa madre ajustándolos a los que mejor se adaptan a nuestro sistema. Esta opción es muy útil para realizar una configuración rápida pero puede, en algunos casos, volver el sistema inestable, en estos casos es conveniente seleccionar la opción anterior.

•

Set supervisor Password y Set User Password: Permite cambiar, poner o quitar la clave, en el primer caso de acceso al sistema y a la BIOS y en el segundo caso sólo al sistema.

•

Save & Exit: Salvar y salir de la BIOS.

•

Exit Without Saving: Salir de la BIOS sin salvar cambios.

1.7 Programas de análisis y diagnóstico. En este apartado comentaremos algunos de los programas que permiten analizar y diagnosticar posibles fallos del sistema. Estos programas no nos dicen cuál es la avería, sino que simplemente detectan los elementos que no funcionan correctamente, ya sea porque realmente están mal, o porque han sido mal instalados o configurados. En algunos casos, el elemento en cuestión funciona, pero a un rendimiento muy inferior del deseado y esto nos alerta de una configuración incorrecta de la placa base, de la BIOS o del elemento en sí. Las versiones que pueden encontrarse en Internet son Shareware y por tanto, es posible que no nos ofrezcan todas las posibilidades de la versión comercial, pero nos servirán para poder realizar las prácticas oportunas y realizar los análisis básicos sobre nuestro sistema. Muchas de las opciones que tienen estos programas las podemos encontrar entre las herramientas de Windows, por tanto, también podemos utilizar el propio sistema operativo para realizar funciones de análisis y diagnóstico de averías.

1.7.1 Ciusbet Hardware BenchMark, Este programa es un completo banco de pruebas donde poder determinar con mucha fiabilidad la potencia del ordenador. Incluye Pruebas de velocidad de la CPU, Disco duro o Tarjeta gráfica. Incluye una utilidad para liberar espacio en la memoria RAM del sistema. Es un programa Freeware (programa libre) y en español, lo que le hace muy interesante.

Ilustración 1-24 Ventana principal del programa Ciusbet HArdware BenchMark.

La forma de utilizar las herramientas de medición del rendimiento es muy sencilla, simplemente seleccionamos la solapa correspondiente al test a realizar y pulsamos en la barra “Comenzar test de XXXXX”, pasados unos segundos o minutos, hasta que se realice el test correspondiente, aparecerá en la parte derecha de la ventana la puntuación correspondiente a nuestro sistema y debajo otras puntuaciones de otros equipos para compararlos con los resultados de otros sistemas. En la parte izquierda de la ventana se ofrece información sobre los test realizados para obtener la puntuación general.

1.7.2 Everest Home Edition. Proporciona información muy detallada sobre todo el sistema, incluidas unidades de almacenamiento, monitor y la propia red instalada. También ofrece información referente al sistema operativo, codecs (codificadores y decodificadores, normalmente de vídeo y audio) instalados, dispositivos Windows, dispositivos físicos y dispositivos PCI instalados en el sistema. Es un programa Freeware (programa gratuito) y en español, lo que le hace muy interesante.

Ilustración 1-25 Ventana principal del programa Everest Home Edition.

La forma de utilizar las herramientas de información es muy simple, por la zona izquierda de la ventana (solapa Menú) iremos desplegando las opciones hasta llegar a la que nos interese, una vez llegada a la opción deseada veremos, en la zona derecha de la ventana (área de trabajo), la información deseada. También podemos llegar a dicha información haciendo doble clic en los iconos que se encuentran en la zona derecha de la ventana (área de trabajo) hasta llegar al deseado.

Ilustración 1-26 Despliegue de opciones del programa.

La opción de “comparaciones” evalúa la memoria de nuestro sistema y la compara con datos de otros sistemas comerciales.

1.7.3 Passmark BurnIn Test Profesional. Este programa, como su nombre indica, entraría dentro de la categoría de programas profesionales, lo que implica que su distribución no es gratuita y en Internet sólo podremos descargar la versión de evaluación, que tiene ciertas limitaciones con respecto a la comercial. Otro inconveniente es que no está traducido al español.

Ilustración 1-27 Ventana principal del programa BurnIn Test.

Más que un programa para recoger información del sistema o realizar un test de velocidad del mismo, esta herramienta está pensada para poner la máquina al límite de sus posibilidades en cuanto a capacidad de trabajo, para así detectar los errores de funcionamiento de los distintos elementos del sistema. Por tanto, es una herramienta de diagnóstico de averías profesional. Los test que realiza son múltiples y sus preferencias se configuran por separado a través de la siguiente ventana de configuración: Configuraction Î Test Preferentes. Como se aprecia en la imagen permite realizar test de las unidades de disco duro y flexible, CDR-RW y DVD, CPU, memoria, sonido, tarjeta gráfica, distintos puertos y de la red. También permite monitorizar la temperatura del ordenador y la batería si se utiliza en un portátil o con un sistema de alimentación ininterrumpida UPS.

Ilustración 1-28 Ventana de preferencias.

La forma de utilizar el programa consiste en, configurar las preferencias de los test, posteriormente, mediante el menú Configuration Î test duty cycles se configura el tiempo que durará el test, los test que se realizarán y la carga que deseamos asignar a cada uno en concreto.

Ilustración 1-29 Configuración del ciclo de trabajo del test

Teniendo en cuenta que el nivel mínimo de carga es el 1 y el máximo el 100. De este modo podremos potenciar el análisis que deseemos para ir centrando la posible causa de la avería. Por último, para ejecutar los test y obtener el diagnóstico pulsaremos el botón con el punto verde “Start test”, esperando el tiempo preseleccionado para obtener los resultados.

1.7.4 SiSoft Sandra http://www.sisoftware.net/ Más que un programa, son un conjunto de utilidades que se integran con el sistema operativo, apareciendo un nuevo icono en el panel de control denominado System Information. También podemos acceder a estas utilidades como si de un programa se tratase a través de Inicio Î Programas Î SiSoft Utilities.

Ilustración 1-30. Ventana principal del programa SiSoft Sandra.

Las utilidades de SiSoft Sandra podemos dividirlas en dos grupos, las que nos dan información del sistema, como: Mouse Information (información del ratón), Keyboard Information (información del teclado), Modules Information (información de distintos módulos), etc., y las que realizan una medición de la velocidad o rendimiento de algún elemento, como: CPU Benchmark, Drivers Benchmark, Memory Benchmark, etc.. El término BenchMark significa banco de ensayos o marcas. La forma de utilizar las herramientas de información es muy simple, sólo tenemos que hacer doble clic en su icono y aparecerá una ventana con los datos solicitados. Respecto a las herramientas de medición del rendimiento, también es muy sencillo su uso, simplemente hacemos doble clic en el icono y nos aparecerá una ventana, al pulsar en el botón de “actualizar” nos mantendrá a la espera unos segundos o minutos hasta que se realice el test correspondiente. Transcurrido dicho tiempo, nos aparecerán los datos del test con otros que nos sirven para comparar los resultados obtenidos con los de otras máquinas.

Ilustración 1-31. Ventana de información del análisis de velocidad de la CPU

La versión que se encuentra de este programa en Internet, corresponde a la versión estándar y se diferencia de la profesional en que hay algunas herramientas que no están habilitadas para su uso, aunque sí permanecen los iconos correspondientes a las mismas, por ejemplo, Plug & Play Enumerator.. Cuando ejecutamos esta herramienta nos aparece el siguiente mensaje:

Ilustración 1-32. Información sobre servicios no habilitados en la versión Shareware.

Desde este programa también podemos examinar la información correspondiente a los ficheros de configuración Config.sys, Autoexec.bat y Msdos.sys. Por último, reseñar que existe una herramienta denominada Performance Tune-Up Wizard, que analiza todo el sistema e indica los

posibles errores. Hace lo mismo que todos los demás iconos, pero permite la visualización de todos a la vez, por ejemplo en un fichero de texto. ***** SiSoft Sandra Standard Version 99.8.5.30 ***** Unregistered Shareware Evaluation Copy. See Ordering Document for information on the registered version. Evaluation Licence to win at Unknown Report done by fernando System-Run ID: 1185-22430 Report done on miércoles, 01 de marzo de 2000 at 14:14:50 <<< System Summary >>> <<< Mainboard Information >>> Analysis Result:

No other tips.

Warning W2505:

System does not support memory error detection. Some memory errors may go unnoticed.

Warning W2506:

System does not support memory error correction. System will stop if memory errors are found.

Tip T2511:

Some memory slots are free so the memory can be easily upgraded. <<< CPU & BIOS Information >>>

Tip T207:

A SMBIOS/DMI 2.3 or later compliant BIOS is recommended. Check for a BIOS update.

Tip T212:

BIOS can be shadowed so check whether it is.

Tip T211:

BIOS is flash-able and socketed so it can be upgraded when needed.

Tip T210:

Mainboard supports faster CPUs, so the CPU can be upgraded when needed.

Tip T219:

A SSE processor is recommended for modern multimedia applications and games.

Warning:

This module is not active in the Standard version.

……………………………….. Tabla 1-12. Tabla que muestra una pequeña parte de la información de un análisis Global.

1.8 Instalación de una placa madre. Antes de iniciar la instalación de la placa madre es imprescindible disponer de la información o manual que el fabricante nos ofrece sobre la misma; una vez montada en la correspondiente carcasa, podremos realizar la configuración de los puentes y de la BIOS de acuerdo a las posibilidades de la placa madre y de los componentes montados sobre la misma, es decir, obtendremos la suficiente información para realizar la configuración de frecuencias y tensiones correspondientes al microprocesador elegido, memoria instalada, frecuencias del bus del sistema, etc.. Si no disponemos del manual de nuestra placa, siempre podremos acudir a Internet en su busca, ya que prácticamente todos los fabricantes importantes de placas tendrán en su página dicha información.

1.8.1 Pasos que deberemos seguir Podemos encontrarnos con dos casos: Sustitución o ampliación de una placa antigua, o que se trate del montaje de un ordenador nuevo. Estudiaremos los pasos a seguir en ambos casos, aunque evidentemente en el primer caso habrá que realizar algunas operaciones añadidas como la retirada de la placa madre antigua. De este modo, en el supuesto de un ordenador nuevo se realizarán solo aquellos pasos necesarios de los descritos a continuación. Para evitar el deterioro de elementos sensibles a la electricidad estática, como puede ser el propio microprocesador, es conveniente no ir vestido con prendas susceptibles a cargarse eléctricamente, como pueden ser prendas de lana y, si es posible, debemos colocarnos una pulsera antiestática conectada a tierra mediante una cadena también metálica. Este tipo de pulseras se pueden encontrar en tiendas especializadas en electrónica y electricidad. Paso 1. Hacer una copia de seguridad de los datos. Aunque esto no es estrictamente necesario, y de hecho es bastante improbable que se pierdan datos en esta operación, la mera posibilidad de que ocurra un accidente basta para no dejar este aspecto sin atender. Paso 2. Desconectar el cable de alimentación de la toma de red, situar la unidad central en un lugar amplio que permita su manejabilidad y abrir la carcasa. Paso 3.

Extracción de la placa madre antigua.

Paso 3.1. Lo primero será desconectar todas las tarjetas conectadas a la placa madre liberándolas previamente de la sujeción o tornillo que las une a la carcasa. Paso 3.2. EL siguiente paso será desconectar todos los cables conectados a la placa madre, incluidos los de alimentación. Según se vayan soltando, es conveniente ir apuntando en un

papel, tanto el sitio donde iba alojado, como la posición en la que se encontraba (atención al terminal 1 o rojo en los mazos de cable plano). Paso 3.3. Deberemos soltar los tornillos que unen la chapa, sobre la que va montada la placa madre, a la carcasa. Una vez que estos tornillos se suelten, la placa madre y la chapa en la que está montada podrán retirarse de la carcasa. Paso 3.4. Separar la placa madre de la chapa a la que va unida, para ello deberemos desenroscar unos cuantos tornillos y deslizar la placa madre que aún seguirá unida mediante unas piezas de anclaje y separación de plástico.

Ilustración 1-33. Vista de una placa madre.

Paso 4. Montaje de la nueva placa madre. A partir de aquí, los pasos son comunes para la sustitución de una placa madre o montar una nueva. Paso 4.1. Sujetar la placa madre a la chapa de sujeción mediante una serie de tornillos y las piezas de plástico que el fabricante de la carcasa nos proporciona para tal fin. El número de tornillos y piezas de plástico dependerá del tipo de placa y del fabricante de la carcasa, por tanto, conviene estudiar el número de taladros de la placa madre y contrastarlos con los que incorpora la chapa de

la carcasa y con los tornillos y piezas de plástico suministradas por el fabricante de la carcasa. Si hemos desmontado previamente una placa madre, esta nos servirá de guía para el montaje de la nueva placa. Paso 4.2. Antes de fijar la placa y chapa a la carcasa, es conveniente realizar la configuración de todos los puentes de la placa madre. Para ello, deberemos tener siempre presente el manual de la placa e ir comprobando uno por uno todos los puentes, sin olvidar ninguno, ya que podrían venir con una configuración de fabrica distinta de la que nosotros deseamos. Actualmente la mayor parte de las opciones de la placa madre se configuran mediante la BIOS, por tanto, no será necesario modificar puentes en este caso. En el tema correspondiente al microprocesador, se explica detalladamente la configuración correspondiente a todos los puentes de la placa madre concernientes al microprocesador, el resto de puentes a configurar dependerá mucho de la placa comprada y las características de la misma y, por tanto, debemos leer atentamente las instrucciones del fabricante de la placa madre. Paso 4.3. Si el microprocesador va montado sobre Socket, es conveniente insertarlo en su zócalo y acoplarle el correspondiente ventilador. Si el microprocesador va montado sobre Slot, entonces es mejor esperar a que la placa esté completamente montada antes de conectarlo. En el tema correspondiente a los microprocesadores se da detallada información sobre el montaje de este componente y su posterior configuración en la placa madre.

Ilustración 1-34. Conexión Pentium III o IV

Paso 4.4. También es recomendable conectar todos los cables que sea posible antes de fijar la placa madre a la carcasa. Para no tener problemas con la conexión de los cables es muy importante tener el manual de la placa madre e ir uno por uno comprobando la situación del conector en la placa y la colocación de los terminales 1 de cada conector. Si es una sustitución de placa madre, previamente habremos anotado todas las conexiones de la placa antigua y esta información nos vendrá muy bien para el conexionado a la nueva placa madre. Paso 4.5. No olvidemos conectar los módulos de memoria en los zócalos correspondientes. En este caso es importante estar atentos a las muescas del módulo y el conector y al clic que se produce en ambos lados del conector de memoria cuando la inserción se realiza correctamente. Por otra parte, las piezas de plástico que presionan por los lados al módulo de memoria se deben haber adaptado al cuerpo de ésta perfectamente.

Ilustración 1-35. Montaje de la memoria y conexiones internas de la placa.

Paso 4.6. Una vez realizados los pasos anteriores, fijaremos la chapa con la placa a la carcasa mediante sus tornillos de sujeción. Paso 4.7. Si no conectamos anteriormente los conectores de la fuente de alimentación o los de discos duros o flexibles, ahora es el momento. Mucha atención a la colocación de los terminales, tened en cuenta que el terminal número uno del conector macho coincida con su homónimo del conector hembra y viceversa.

Ilustración 1-36. Detalle de la conexión del conector del disco flexible y de la fuente de alimentación ATX

Paso 4.8. Conectar todas las tarjetas que retiramos en su momento, o las nuevas que queramos incorporar a nuestro sistema. Paso 5. Conectar el ordenador a la red y encenderlo; si todo ha salido bien, el ordenador ahora funcionará correctamente. En caso contrario, si no se enciende o se escuchan pitidos en la inicialización de la BIOS, es conveniente apagar nuevamente el equipo, retirar el cable de alimentación y comprobar una por una todas las conexiones del equipo. Paso 6. Configuración de la BIOS. Cuando el ordenador comience el proceso de arranque, si este se produce correctamente y no se escuchan pitidos de errores de la BIOS, pulsar la combinación de teclas que nos introduzcan en la configuración de la BIOS. La combinación más usual es SUPR, pero esta combinación depende del fabricante de la BIOS y, por tanto, es posible que sea otra combinación distinta. Para estar seguros conviene mirar el manual de la placa madre. Paso 6.1. Realizar la configuración de la BIOS de acuerdo a las características de nuestro sistema. No olvidéis leer atentamente el apartado de configuración de la BIOS de este tema.

1.8.2 Fallos en el funcionamiento de la placa madre Si al iniciar o encender el ordenador este no se enciende o la pantalla se queda en negro y se escuchan pitidos producidos por el altavoz del ordenador, es síntoma de que algo hemos conectado mal, en este caso, como se comentó anteriormente, lo mejor es desconectar el equipo de la red y repasar una por una todas las conexiones entre los distintos dispositivos que componen la unidad central. A continuación se exponen algunas posibles causas del mal funcionamiento, tras el montaje. •

Algún cable o placa se ha movido durante la instalación y hay que volver a ponerlo en su sitio, para ello abrir la carcasa y comprobar primero visualmente, y después manualmente, para asegurarnos que todo está correctamente en su lugar. Aunque los conectores PCI e ISA correspondientes a las placas son muy diferentes, cabe la posibilidad de equivocarnos e introducir una placa en una ranura equivocada; por tanto, deberemos comprobar esta posibilidad.

•

Si el sistema se vuelve inestable o no funciona puede ser porque la frecuencia de reloj o el voltaje no están bien ajustados.

•

Comprobar que la frecuencia de reloj es la adecuada. En caso de duda siempre se puede bajar para comprobar si es esta la causa.

•

Un voltaje elevado puede deteriorar definitivamente un microprocesador, mientras que un voltaje insuficiente hará que no funcione o sea inestable, hay que poner su valor exacto. o Un valor superior al indicado por el microprocesador supondrá un mayor calentamiento, que hará que el micro sea muy inestable y que en un futuro se deteriore por completo. o Un valor ligeramente inferior al indicado por el microprocesador supondrá un menor calentamiento y, en algunos casos, un buen funcionamiento, pero en general, no debe utilizarse este valor salvo que el micro se caliente mucho con la tensión nominal indicada. o Un valor sensiblemente inferior al indicado por el microprocesador supondrá que el micro sea muy inestable y por tanto, que el sistema no funcione bien

•

Es posible también que no esté refrigerando adecuadamente. En este caso puede que no funcione desde el principio, o, lo que es más posible, que el sistema se vuelva inestable. Comprueba que el ventilador está funcionando correctamente y, si es el caso, que el radiador se acopló al microprocesador perfectamente. Si el radiador no lleva una superficie preparada para realizar un acople térmico perfecto es conveniente aplicar en la superficie de contacto entre el radiador y el microprocesador silicona especial para circuitos integrados. Para más información estudia el apartado de refrigeración del tema del microprocesador.

•

Si el equipo continúa sin funcionar o lo hace de forma inestable, se deberían comprobar uno por uno todos los parámetros de la BIOS, por si hemos cometido algún fallo durante la configuración de la misma.

•

Si persiste la anomalía, seleccionar la opción de CARGAR BIOS POR DEFECTO y comprobar el funcionamiento, si mejora, iremos retocando una por una las opciones de la BIOS que pensemos que mejorarán el rendimiento comprobando individualmente su efecto hasta completar la configuración deseada. Si en algún punto se detecta un aumento de la inestabilidad, estableceremos su valor original y pasaremos a otro parámetro.

•

Si tras la comprobación de los puntos anteriores el ordenador continúa sin arrancar, deberíamos sacar todas las placas menos la tarjeta gráfica y comprobar que arranca correctamente. Si es así, habrá que ir conectando una por una todas las placas para ver cual es la que hace

que el equipo falle. Si no arranca, deberíamos probar con una tarjeta gráfica nueva para desestimar este posible fallo. •

En último caso, cambiaremos el microprocesador por otro del que estemos seguros que funciona bien y, si persiste el fallo, deberemos pensar que la placa está defectuosa.

2 El MICROPROCESADOR (µP) 2.1 Un poco de historia. El primer microprocesador (µP) integrado nació en 1971 de la mano de la Intel y se llamó 4004. Este microprocesador no era de propósito general, como los actuales, sino que se diseñó para ser el cerebro de una calculadora. Disponía de un bus de datos de sólo 4 bits y únicamente podía gestionar 4,5 bytes de memoria externa y contaba con un juego de 45 instrucciones. Un año más tarde Intel lanzó el 8008, que con su bus de datos de 8 bits, constaba de un juego de 66 instrucciones y podía gestionar hasta 16 KB de memoria. Dos años después aparece el 8080, que puede ser considerado el primer µP serio. Contaba con un bus de datos de 8 bits y un bus de direcciones de 16 bits, con lo que era capaz de gestionar hasta 64 KB, un valor muy elevado para la época. Su juego de instrucciones contaba con 111 instrucciones lo que hacía que este µP se considerase de propósito general y no para aplicaciones concretas como los anteriores. En la siguiente tabla se citan los primeros microprocesadores y algunas de sus características. Denominación Año creación i4004 1971 i8008 1972 i8080 1974 M6800 1974 Z80 1976

Compañía

Bus Datos INTEL 4 bits INTEL 8 bits INTEL 8 bits MOTOROLA 8 bits ZILOG 8 bits

Memoria Direccionable 4,5 Bytes 16 KB 64 KB 64 KB 64 KB

Juego de Instrucciones 45 66 111

Tabla 2-1. Características de los primeros microprocesadores

2.1.1 Llegaron los 16 Bits. Hasta 1978 no aparecieron los primeros µP con buses de datos de 16 bits. Los primeros micros de 16 bits que aparecieron fueron el 8086 de Intel y el Z8000 de Zilog. También existieron otras empresas con nuevos micros de 16 bits, como National, Texas Instruments y Motorola con su 68000. De entre todos los microprocesadores de 16 bits, los que más populares se hicieron fueron los i8086 y los M68000. Los primeros dieron lugar a los populares PC y los segundos fueron utilizados por ordenadores que también fueron muy conocidos o los Atari y los Apple, como el Macintosh. Entre las principales características de los µP de 16 bits, cuentan su bus de datos de 16 bits, un mayor número de líneas en el bus de

Ilustración 2.1. 80286

direcciones, 20 líneas el i8086 (1MB) y 24 líneas los M68000 (16 MB). El i8086 estaba constituido por 29.000 transistores y trabajaba a una frecuencia de 4,7 MHz alimentándose a 5 voltios. Dado que en esa época casi todos los dispositivos periféricos trabajaban con buses de datos de 8bits, Intel desarrolló en 1979 el i8088 que internamente era una copia del i8086 trabajando con un bus interno de 16 bits, pero en el exterior sólo presentaba ocho líneas de datos, lo que le permitía compatibilidad total con todos los dispositivos periféricos de 8 bits.

2.1.2 La familia i80XXX de Intel. Poco a poco fueron apareciendo nuevos microprocesadores de Intel con nuevas características y mejoras de las que ya tenían. En la siguiente tabla se especifican algunas de las mejoras desarrolladas en los microprocesadores de Intel anteriores al Pentium que se estudiará con mas detalle posteriormente:

Ilustración 2.2. Microprocesador 486 DX4/100 y Pentium 133 de Intel.

Denomin.

Año

i8086

197 8 197 9 198 2

i8088 i8286

Bus Dat. Int/ext 16

Memoria Direcc.

Modo Frec. Trabajo

Otras características

1MByte

Real

4,7MHZ

Llegaron hasta 15MHZ

16/8

1MByte

Real

4,7MHZ

Llegaron hasta 15MHZ

16MBytes

Real y Proteg.

8MHZ

Real, proteg. Virtual

20MHz

Idem

Llegaron hasta 20MHZ; 29.000 trans. En modo protegido permite multitarea Llegaron hasta 40MHZ; 275.000 Trans.; 4 a 11 MIPS; En modo virtual puede simular varias máquinas 8086 Ídem

i8386DX

198 5

i8386SX

198 8

32/16

4Gb Físicos 64Tb Virtuales Idem

Idem

i8386SL

i8486DX

198 9

Idem

33MHz

i8486SX

199 1

Idem

i8486SL

199 2

Idem

i8486DX2 199 2

Idem

50MHZ 66MHZ

i8486DX3 199 y DX4 2

Idem

75MHZ 100MHZ

Ídem; Modo funcionamiento interrupción. Suspende toda la actividad del sistema. Para portátiles 1,2 millones de trans.; 27MIPS; Caché interna de 8KB; Tecnología CISC y RISC; Incorpora Coprocesador. Hasta 50MHZ Ídem, pero con el Coprocesador deshabilitado. Encapsulado de plástico Modo funcionamiento interrupción. Suspende toda la actividad del sistema. Para portátiles; 3,2 Volt. 25DX2; 25MHZ externo y 50 interno 33DX2; 3MHZ externo y 66 interno 25DX3; 25MHZ externo y 75 interno 25DX4; 25MHZ externo y 100 inter.

Tabla 2-2. Familia de microprocesadores de Intel hasta el 486.

2.1.3 Cisc y Risc. Una de las premisas que siempre han tenido los fabricantes de microprocesadores a la hora de crear sus productos ha sido que el juego de instrucciones facilite al máximo la tarea de los programadores, y por eso, se

comenzaron a fabricar microprocesadores con un amplio juego de instrucciones, algunas de ellas bastante complejas y con varios operandos. Este Juego de instrucciones CISC (Complicated Instruction Set Computing) o complicado juego de instrucciones, permitía a los programadores realizar menos código en sus programas, pero a cambio, cada instrucción necesitaba de varios ciclos de reloj para ejecutarse y tanto la decodificación como la secuenciación eran complicadas, de ahí que, en aplicaciones que necesitaran mucha velocidad de ejecución no fueran efectivos. Por este motivo, los fabricantes de microprocesadores se replantearon la filosofía del juego de instrucciones, creando la nueva estructura RISC (Reduced Instruction Set Computing) o reducido juego de instrucciones, basada en los siguientes criterios de funcionamiento: • Cada instrucción se ejecuta en un solo ciclo de Reloj. •

Juego de instrucciones reducido.

•

El formato de las instrucciones es sencillo e igual para todas las instrucciones. Esto facilita considerablemente el diseño de la unidad de control.

•

Decodificadores y secuenciadores sencillos.

•

Sólo se accede a la memoria externa para recoger o depositar datos, el resto se realiza con los registros internos.

•

Las operaciones más complejas se generan a partir de algoritmos, por ejemplo, la multiplicación de dos números es una instrucción que no implementan, pero los ordenadores son capaces de multiplicar utilizando el algoritmo de sumar el multiplicando tantas veces como indique el multiplicador.

La ventaja de un procesador RISC es la sencillez de la circuitería, que permite que la ejecución de una instrucción sea mucho más rápida que en un CISC.

2.2 Otras Características. Antes de continuar con los microprocesadores actuales, aclararemos algunas características de los µP que ya han aparecido anteriormente e incluiremos algunas nuevas que se verán más adelante.

2.2.1 Bus de datos. El bus de datos representa al dato más grande que es capaz de procesar el µP en una sola operación. En realidad no es el bus de datos quien determina esta capacidad, sino el tamaño de los registros internos del µP. Lo que sucede es

que internamente el bus de datos tiene el mismo número de líneas que el registro mayor de datos, sin embargo, en el exterior el bus de datos puede ser mayor o menor que dicho bus. Los microprocesadores actuales, duplican (dual-pumped) e incluso cuadruplican (quad-pumped) el número de líneas de datos en el exterior para poder manejar los módulos de memoria con mayor rango de datos admitidos. Por ejemplo, un Pentium IV utiliza unos registros y buses de datos internos de 32 bits, sin embargo, su bus de datos externo es de 128 bits que está preparado para ser utilizado con las memorias DDR actuales (se estudiarán en el tema 3) que son de 128 bits. Así las cosas, cada vez que escribe un dato en memoria, realmente está escribiendo cuatro datos internos del µP y cuando lee un dato de la memoria, realmente está leyendo cuatro datos. De este modo se duplica o cuadruplica la velocidad real del bus de datos hablándose de los buses 2X (dual-pumped) y 4X (quad-pumped). Un microprocesador con un bus de datos de 200 MHz reales y 128 bits tendrá una velocidad efectiva de 800 MHz. Por tanto, cuando se dice que un micro tiene un bus de datos de 32 bits, se refiere a que su bus de datos internos es de 32 bits, independientemente del tamaño del bus externo de datos. De este modo, un micro de 8 bits es capaz de trabajar con números que van del 0 al 255, es decir, 256 números o lo que es lo mismo 28. Un µP de 16 bits manejará números entre el 0 y el 65535 y uno de 32 dispondrá de 4.294.967.296 números, que ya es un valor muy considerable. Actualmente se fabrican microprocesadores con buses de 64 Bits. Los nuevos µP de 64 bits de AMD (American Micro Device), utilizan un bus interno de 64 bits y un bus externo de datos de 128 bits.

2.2.2 Bus de direcciones. Este bus nos indica la memoria máxima que podemos direccionar. Un µP con 16 líneas de direcciones es capaz de direccionar 216 = 65.536 direcciones de memoria, o lo que es lo mismo, 64 KBytes. El 8086 con sus 20 líneas de direcciones era capaz de manejar 220 = 1024 * 1024 = 1.048.576 o lo que es lo mismo, 1 MByte de memoria. Los actuales µP como los Pentium tienen 32 líneas de direcciones y, por tanto, son capaces de direccionar hasta 232 = 4 GBytes. Actualmente la mayoría de los chipset y microprocesadores destinados al mercado de PC portátiles y de sobremesa soportan 1GB de memoria y los de categoría profesional, como los utilizados en servidores, ya manejan los 4 GB, por lo que los micros de 32 bits de direcciones han alcanzado techo. En los nuevos diseños de 64 bits de AMD (American Micro Device), como el Athlon 64 FX, el bus de direcciones es de 64 bits, pero actualmente sólo utiliza 40 líneas para direccionar memoria física, lo que implica poder

direccionar 240 posiciones de memoria, 256 veces más que con un bus de 32 bits. Sin embargo, los µP basados en la plataforma AMD64 (AMD de 64 bits), podrán disponer en un futuro de un espacio de direccionamiento de memoria virtual de 64 bits, de los cuales, 52 bits están preparados para direccionar memoria física, pero esto ahora es hablar de futuro, aunque quizás no muy lejano.

2.2.3 Frecuencia. El funcionamiento de todos los µP va íntimamente ligado a una señal de reloj (CPU Clock) que sincroniza todas las acciones del procesador. Cada instrucción en un procesador CISC utiliza un número entero de ciclos de reloj para su ejecución, pudiendo ser 1, 2, 3 o más ciclos, mientras que un procesador RISC, utiliza un ciclo completo de reloj para ejecutar una instrucción. En los procesadores actuales, como veremos más adelante, mientras que una instrucción está en ejecución, otra u otras están ya siendo preparadas para ser ejecutadas, lo que permite que el número de ciclos de reloj de ejecución de una instrucción sea menor, o lo que es lo mismo, que en un ciclo de reloj se ejecuten varias instrucciones. La frecuencia de los µP es la inversa de este periodo de reloj (f=1/T) y, por tanto, nos indica de algún modo, cuál es la velocidad de ejecución de las instrucciones en el interior del µP. No confundir este parámetro con los MIPS (mega instrucciones por segundo), este parámetro determina el número de instrucciones que es capaz de ejecutar un cierto µP en un segundo y depende de muchos factores, no sólo de la frecuencia del µP, también influyen, la memoria caché, la memoria RAM, la velocidad del bus del sistema y el chipset. A partir del i486, la tecnología permitió aumentar la velocidad interna del micro más rápidamente que la velocidad de las placas en las que iban montados y así aparecieron los µP de frecuencia dual, es decir, microprocesadores que trabajaban internamente a mayor frecuencia que en el exterior. Los microprocesadores actuales, tanto de Intel, como de AMD o de cualquier otro fabricante, utilizan esta técnica, de forma que hablaremos de dos frecuencias distintas. La Frecuencia del Bus del Sistema (Front Side BUS (FSB)), que se corresponde con la frecuencia de la placa madre y la Frecuencia del Núcleo del Procesador, mucho más alta y que se corresponde con la velocidad a la que trabajan los buses internos del microprocesador. Por este motivo, actualmente encontramos µP cuyo Bus del sistema (FSB) trabaja a 400, 533, 800 o 1066 MHz mientras que su Bus Interno (Bus del núcleo del procesador) trabaja a 1,3, 1,5, 2, 2,6, 3, 3,4 o hasta los 5 GHz, que se presenta hoy en día como barrera a superar por los fabricantes de microprocesadores. Para que no haya problemas en los accesos al exterior, la

frecuencia interna debe ser un múltiplo de la externa, siendo los valores más utilizados: 1,5, 2, 2,5, 3, 3,25, 3,5, 4, 4,5 y 5. Por ejemplo, un microprocesador que trabaje con una frecuencia interna de 1,3GHz y una externa de 400MHz utilizará un factor de multiplicación de 1300/400 = 3,25 y uno cuya frecuencia interna sea de 3,2 GHz y su frecuencia externa de 800 MHz, utilizará un factor de multiplicación de 3200/800 = 4. Por otra parte, debido a que los microprocesadores de Intel se consideran, no de forma oficial pero si oficiosa, como el estándar de los microprocesadores para PC y cualquier otro microprocesador del mercado es siempre comparado con éstos, fabricantes como AMD distinguen en sus procesadores entre la frecuencia real del microprocesador y la frecuencia efectiva, que se distingue por que viene seguida de un signo +, por ejemplo: 2200+. La frecuencia real es la que ciertamente utilizan sus buses internos y la efectiva es la resultante de compara dicho procesador con los de Intel. Curiosamente, debido a la arquitectura muy mejorada de AMD, la frecuencia efectiva es mucho mayor que la real, llegando a aumentar ésta hasta en un 50%. Así las cosas, un procesador de AMD marcado como Athlon 1800/2200+ sería equivalente, en cuanto a velocidad de proceso, a un Pentium IV de 2200 MHz, pero su velocidad real sería de 1800 MHz.

2.2.4 Voltaje de alimentación y tecnología de fabricación. Los primeros µP y dispositivos periféricos utilizaban tecnología TTL y, por tanto, su tensión de alimentación era de 5V. Cuando los niveles de integración aumentaron, los transistores TTL disipaban mucha potencia (se calentaban demasiado) y hubo que cambiar a tecnologías de menor consumo que permitieran mayores niveles de integración, utilizándose así transistores CMOS en su construcción. En un principio, para mantener compatibilidad con los dispositivos antiguos, se mantuvo como tensión de alimentación los 5 voltios, pero al superar el millón de transistores, los fabricantes de µP tuvieron que plantearse reducir esta tensión a valores de 3,5 voltios e inferiores para reducir el calentamiento. Todo esto ha supuesto que los fabricantes utilicen también dos tensiones para alimentar los µP, una para los buses externos que suele ser de 3,5 voltios, compatible con la circuitería de la placa madre, y otra bastante inferior para el núcleo del procesador denominada Vcore y que oscila entre 1 y 2 voltios. Actualmente son valores típicos: 1,4, 1,5 y 1,75 voltios. Cuando hablamos de tecnología de fabricación en realidad estamos hablando del nivel de integración de transistores en un chip pero, en lugar de indicar el número de transistores que se integran por centímetro o pulgada cuadrada, lo que se indica es el tamaño del transistor (realmente de la puerta del transistor CMOS integrado). Este dato aparece en micras (µm = micra = 106 m) o nanómetros (nanómetros = 10-9 m). Los µP actuales poseen un nivel de

integración muy superior al de los primeros Pentium, rebasando ampliamente los 100.000.000 de transistores y las frecuencias de trabajo superan ya ampliamente los 3GB, lo que hace que la tecnología de fabricación haya tenido que mejorar sustancialmente. Los primeros transistores que se integraban en un µP tenían dimensiones próximas a las micras (millonésima parte del metro (µm)), llegándose hasta las 0,25 µm, en los primeros Pentium IV y AMD Athlon, por lo que se comparaban con el diámetro de un cabello humano. En la actualidad, las tecnologías más utilizadas son de 0,18 y 0,13 µm, pero ya está desarrollada por Intel y AMD la tecnología de 0,09 µm, o lo que es lo mismo 90nm, permitiendo integrar más de 150.000.000 de transistores en tan solo 110 mm2 que es el tamaño aproximado de un Pentium IV de última generación. En este caso, la comparativa de un transistor con un cabello humano queda anticuada, debiendo compararla con el tamaño de un microorganismo de los más pequeños como puede ser un virus y, de seguir así, pronto llegaremos al tamaño de una cadena de ADN.

2.2.5 MMX, 3DNow¡, SSE y Multimedia. Con el nombre MMX (MultiMedia eXtensions) se designa a un conjunto de 57 instrucciones que aceleran el funcionamiento de los gráficos, audio y vídeo, aumentando por tanto el rendimiento de todas las aplicaciones multimedia. Están basados en una tecnología llamada SIMD (Singel Instruction Múltiple Data o Instrucción única de datos múltiples). Los µP MMX disponen, por tanto, de un juego de 57 instrucciones adicionales y específicas para trabajos multimedia, que operan en paralelo, es decir, que procesan datos diferentes al mismo tiempo. El problema que presenta esta arquitectura es que bloquea el uso del coprocesador matemático al utilizar sus registros de coma flotante, ya que la CPU no incorpora registros propios para este juego de instrucciones. La mejora que puede apreciarse en programas que utilizan esta nueva arquitectura viene a ser de un 60% en aplicaciones multimedia. La tecnología MMX mejora la compresión/descompresión de vídeo, manipulación de imágenes, criptografía y el procesamiento I/O. Todas estas técnicas se utilizan, hoy por hoy, en múltiples aplicaciones de las suites de oficina, artes gráficas, comunicaciones e Internet. Los microprocesadores antiguos de AMD incorporaron un nuevo juego mejorado, pero compatible con las MMX, este es el caso del K6-2, que implementó su juego de instrucciones 3DNow¡ en el que amplió 24 nuevas instrucciones para la gestión de gráficos , 3D, vídeo y sonido. Intel también desarrolló posteriormente un nuevo juego de instrucciones, denominado MMX2, en el cual añadió 70 nuevas instrucciones a las ya existentes en los MMX. La diferencia con MMX es que, mientras esta extensión sólo acepta números enteros, MMX2 actúa sobre números en coma flotante, es decir,

decimales o fracciones de varias cifras. Las instrucciones 3DNow¡ no son compatibles con MMX2. La tecnología SSE (Streaming SIMD Extensions) no es más que otra nueva implementación de la tecnología SIMD, en la que también está basada la tecnología MMX y viene a complementar a este juego de instrucciones multimedia proporcionando mayor potencia de trabajo en Internet y entornos multimedia. Actualmente hay 3 versiones denominadas SSE, SSE2 y SSE3. ¾ SSE: Incorpora 62 instrucciones dedicadas fundamentalmente a la representación de imágenes 3D, audio, vídeo y reconocimiento de voz. ¾ SSE2: Incluye 69 instrucciones a las 62 del repertorio SSE, que mejoran la capacidad de computación y compatibilidad con tipos de datos mayores, por ejemplo, números de coma flotante de doble precisión y números enteros en paquetes de 64 bits. ¾ SSE3: Incorpora 13 nuevas instrucciones a las 131 ya existentes que optimiza la utilización de Internet, así como aplicaciones de audio, vídeo, criptografía e imágenes. También incluye instrucciones para coma flotante de doble precisión, de carga y movimiento de datos de 128 bits y de sincronización, mejorando la administración de la memoria RAM y caché del sistema. Es imprescindible que se utilicen interfaces API, que hagan uso de las instrucciones SSE/2/3, para que los programas se beneficien de las capacidades de estos juegos de instrucciones. Por tal motivo, deberemos tener instalado en el sistema controladores específicos para entornos gráficos como son el DirectX8 o posterior de Microsoft y el Open GL 1.2 o posterior.

2.2.6 Otras tecnologías incorporadas en los microprocesadores actuales. En el intento de aumentar la cuota de mercado de sus microprocesadores, los fabricantes no reparan en esfuerzos y gastos para desarrollar nuevas tecnologías que distingan sus productos de los de la competencia. La mayoría de estas nuevas tecnologías tienen una vida muy breve, al verse relegadas por otras nuevas que mejoran sus características. Entre las últimas tecnologías desarrolladas por fabricantes como Intel y AMD destacan las siguientes: ¾ Tecnología de memoria ampliada Intel® 64 (Intel® EM64T): Nombre clave Clackamas Technology. Es una mejora sobre la arquitectura de 32 bits de Intel (IA-32), que incluye un nuevo modo de funcionamiento denominado IA-32e y permite que procesadores con esta nueva arquitectura puedan operar con software desarrollado para 32 bits (compatibilidad IA-32) y con los futuros desarrollos de Windows XP de 64 bits o con versiones LINUX y UNIX de 64 bits,

con direccionamientos de memoria de 64 bits. A grandes rasgos podríamos decir que habilita al microprocesador con arquitectura IA32 para trabajar con sistemas operativos de 64 bits. Incluye dos submodos de funcionamiento: o Modo compatibilidad IA32. Mantiene compatibilidad con toda la familia de microprocesadores anteriores de 16 y 32 bits. o Modo de 64 bits. Permite trabajar con sistemas operativos y aplicaciones de 64 bits. Amplía los registros de propósito general de 32 a 64 bits (GPR) e incluye 8 nuevos GRP de 64 bits. Permite direccionar más de 64 GB de memoria física. En la siguiente tabla se muestran algunas características de ambos modos de funcionamiento. Modo

IA-32e

64 bits Compatibilida d IA-32

Sistema operativo requerido

Requiere recompilación de la aplicación

Tamaño del direccionamiento de memoria (bits)

Tamaño de los datos (bits)

Extensión de registros (REX)

Registros de propósito general (GPR) (bits)

S.O. 64 bits

Sí No

64 32

32 32

Sí No

64 32

Tabla 2-3. Características de los sub-modos de funcionamiento de la arquitectura IA-32e.

Más información al respecto en http://www.intel.com/ ¾ Intel NetBurst® Microarchitecture: Consistente en un conjunto de mejoras realizadas sobre la arquitectura del núcleo del µP que mejoran su funcionalidad. Entre las más significativas podemos destacar: o La Unidad Aritmético Lógica (ALU) trabaja al doble de la velocidad del resto del núcleo del procesador. Por lo que las operaciones básicas con números enteros se ejecutan en ½ ciclo de reloj en lugar de en un ciclo de reloj. o Mejora la gestión de las caché de nivel 1 L1 y nivel 2 L2. o Implementa la tecnología Hyper-Pipelined que incrementa el número de etapas y mejora la gestión de las mismas. o Mas información al respecto en http://www.intel.com/ ¾ Intel Hyper-Threading Technology (HT Technology) que permite a un único procesador la ejecución simultánea de varios hilos o tareas de una misma aplicación de forma similar a como lo haría un sistema

16,8

multiprocesador, soportada actualmente sólo por los microprocesadores de Intel con arquitectura IA32. Mas información al respecto en http://www.intel.com/ ¾ AMD HyperTransport™ technology. Tecnología desarrollada por AMD, permite que la transmisión de datos en los buses internos del procesador se realice en ambos sentidos al mismo tiempo (Full Duplex), en lugar de la transmisión normal en la que el bus, o transmite datos hacia el núcleo del microprocesador o desde él, pero no las dos cosas al mismo tiempo (Half Duplex). Con este sistema, los procesadores de AMD consiguen tasas de transferencia de datos de hasta 14,4 GB/s, más del doble que en los Pentium IV de última generación.

2.2.7 Memoria caché. Con la aparición del i486 se incorporó en el µP la memoria caché, que en este caso era sólo de 8KB. Esta memoria caché, incorporada en el interior del micro, mejora mucho el rendimiento del sistema, puesto que en ella se almacenan los segmentos de código que se van a ejecutar próximamente y los datos que se van a utilizar. En general, la memoria caché es de muy rápido acceso y, por su pequeño tamaño, debe tener únicamente los datos o código de programa que se prevé serán utilizados próximamente. Para mejorar su eficiencia se divide en distintas capas o niveles, que se escalan a modo de cascada desde el núcleo de la CPU hasta la propia placa madre aumentando progresivamente su tamaño, por lo que hablaremos de memorias caché de nivel 1 o caché L1, memorias caché de nivel 2 o caché L2 y, en algunos casos, de memoria caché de nivel 3 o caché L3. Por otra parte, la de nivel 1 L1, suele dividirse en dos, una para código y otra para datos, de este modo, una memoria caché L1 de 16KB normalmente utilizará 8 KB para código y otros 8KB para datos, la forma de indicar esto sería 16 (8+8) KB. En el tema dedicado a las memorias hablaremos con más detalle de esto.

2.3 El zócalo. Como se comentó en el tema correspondiente a la placa madre, el zócalo es un elemento muy importante, ya que está íntimamente ligado al microprocesador y tiene que soportar aspectos tan esenciales como la velocidad del sistema, además de tener la misma forma y número de patillas que el microprocesador. El zócalo utilizado debe ir de acuerdo con el encapsulado del microprocesador que se montará en él. Actualmente el encapsulado más común es del tipo PGA (Pin Grid Array), aunque también se han utilizado otros como el BGA (Ball Grid Array), construidos normalmente sobre una base o

soporte de material cerámico. Ambos consisten en una base o soporte cuadrado en la que se disponen los contactos como una matriz de puntos sobre una rejilla de 100 milésimas de pulgada (2,54 mm). La diferencia entre ambos tipos de conector consiste en que, mientras que las PGA tienen los contactos en forma de terminal para insertar en un zócalo, en el BGA los contactos son unas bolitas diminutas que mediante presión se ajustan al zócalo realizando el contacto eléctrico deseado. PGA

BGA

Ilustración 2.3. Detalle de los encapsulados PGA y BGA.

De estos modelos básicos derivan muchas otras denominaciones como µPGA, µPGA2, µBGA, µPGA2, mPGA, FC-PGA, FC-PGA2, a las cuales también se les puede unir un número que se corresponde con el número de pines o contactos del chip, por ejemplo, FC-PGA2 478 o mPGA603. En cualquier caso, no son más que variaciones sobre el encapsulado PGA o BGA.

Últimamente, los microprocesadores más modernos también utilizan encapsulados del tipo LGA o FLGA (Fine Pitch Land Grid Array) , cuya matriz de contactos están compuestos por una superficie metálica con forma circular, como si fuera un circuito impreso en el que se apoyan los terminales que, en este caso, están en el zócalo y no en el propio chip.

Ilustración 2.4. Detalle de los encapsulados LGA.

La evolución del zócalo ha seguido íntimamente los pasos de los microprocesadores, no quedando claro si el zócalo se diseña para un microprocesador concreto o el microprocesador se diseña ya pensando en aprovechar las ventajas de un zócalo determinado. Por este motivo podremos encontrar una gran variedad de zócalos en los múltiples diseños de pacas

bases que se han desarrollado en la historia de los ordenadores. En http://www.amd.com/usen/assets/content_type/DownloadableAssets/02packagedesign_1.pdf podrás encontrar más información sobre los encapsulados utilizados por AMD para sus microprocesadores. Por otra parte, tenemos que matizar que hay dos vertientes en cuanto a la realización del soporte de la CPU que son los denominados Socket y los Slots. ¾ Los Sockets son zócalos multi-contacto de inserción nula ZIF (Zero Insertion Force, fuerza de inserción nula), esto implica que disponen de una palanca que libera o presiona los contactos de la CPU para poder montarla o extraerla sin perjuicio para sus terminales, que son muy delicados. ¾ El Slots consiste en una tarjeta o cartucho normalmente del tipo S.E.C (Single Edge Contact: Contacto por un solo lado o canto) que incluye el microprocesador y, en muchos casos, la caché L2, de forma que permite una velocidad de comunicación con la memoria caché superior a la que podría establecer si ésta estuviera montada en la placa madre.

2.3.1 Zócalos antiguos. Antes de comentar los zócalos que se utilizan actualmente daremos un repaso rápido a los zócalos y slots antiguos que aun se pueden encontrar en muchos ordenadores antiguos.

Denominación

Zócalo/

CPU soportadas

Socket 7

Zócalo

Super 7

Zócalo

Socket 8

Zócalo

AMD K-6, Pentium y Cyrix AMDK-62 y K6-3D, Intel MMX y Cyrix Pentium Pro

Slot 1

Slot

Pentium II y PIII

Slot 2

Slot

Pentium II Xeon Pentium III Xeon

Socket370

Zócalo

Slot A

Slot

Intel Celeron Y últimos PIII. También utilizado con micros de Ciryx AMD Athlon K7

Frecuencia de trabajo Hasta 66MHz Hasta 100 MHz Hasta 100 MHz Hasta 100 MHz

Hasta MHz

100

Otras características Admite Caché L2 Externa Admite Bus AGP Admite Bus AGP Implementa Caché L2 Admite Bus AGP X2 Preparado para trabajar en entorno multiprocesador

100 MHz y 133 MHz 100 MHz a 200 MHz

Protocolo DEC Alpha protocol 'EV6' diseñado por Digital

Tabla 2-4. Zócalos utilizados en placas antiguas.

2.3.2 Zócalos actuales. Las placas actuales han dejado prácticamente de utilizar el Slot en favor del Socket que, en contra de lo previsto hace unos años, ganó la batalla en cuanto a prestaciones y velocidad. La diferencia fundamental, entre los socket antiguos como el Super7 o el S370 y los modernos como el S478 para mPGA478, radica en la velocidad que alcanzan y el número de terminales o “pines” de que constan (tamaño), que actualmente es muy elevado, mayor de 450 terminales. 2.3.2.1 Zócalos para Intel Pentium IV. Los actuales microprocesadores Pentium IV de Intel se fabrican utilizando tecnologías de 0,13 micras y 0,09 micras. Los primeros utilizan zócalos del tipo socket para PGA, como el Socket 478, y los segundos del tipo LGA, como el Socket T para LGA775. También los nuevos Intel Celeron de última generación utilizan este tipo de zócalos según su tecnología de fabricación. El S478 soporta velocidades del bus del sistema (FSB) de 800 MHZ, mientras que el zócalo Socket T supera el GHz.

Ilustración 2.5. Detalle del zócalo para microprocesadores con encapsulados LGA775.

2.3.2.2

Zócalos para Microprocesadores de AMD.

Existe también una gran variedad de Zócalos para los microprocesadores AMD Athlon, de los cuales los más utilizados son: ¾ Socket A: consistente en un zócalo del tipo PGA de 462 pines (terminales), aunque actualmente se fabrica con 453 pines y alcanza velocidades del bus del sistema FSB de 200MHz hasta 400 MHz. Este zócalo es el utilizado por los siguientes micros: AMD Athlon, AMD Athlon MP, AMD Athlon XP, AMD Sempron y AMD Duron.

Ilustración 2.6. Detalles del zócalo Socket A.

¾ Socket 754: consistente en un zócalo del tipo PGA de 754 pines. Utilizado con los AMD Athlon 64 y los últimos AMD Sempron. ¾ Socket 939: consistente en un zócalo del tipo PGA de 939 pines. Utilizado con los AMD Athlon 64 y AMD Athlon 64 FX 53 ¾ Socket 940: consistente en un zócalo del tipo PGA de 940 pines. Utilizado también con los últimos AMD Athlon 64 FX 51 y 53

2.4 Microprocesadores Antiguos pero aún en uso. Antes de estudiar los microprocesadores que actualmente se están comercializando en los ordenadores modernos echaremos un vistazo por las

características principales de algunos de los microprocesadores que, aún no fabricándose ya, siguen funcionando en muchos ordenadores antiguos que aún prestan sus servicios en empresas y hogares de todo el mundo. Nos centraremos en los dos grandes fabricantes de microprocesadores que han copado prácticamente todo el mercado de ordenadores PC, como son Intel y AMD, dejando a un lado otros fabricantes como Ciryx, cuya representación en el mercado de ordenadores PC ha sido muy pequeña. Los datos que se muestran son aproximados, ya que han aparecido un montón de versiones y revisiones distintas de los microprocesadores que se comentan, por lo que se han incluido los datos más típicos de los mismos.

Microprocesadores de Intel Denominación

Bus Caché Caché Zócalo Datos L1 L2 (KB) (KB) 1993 32 16 Socket El Pentium 7 80500/5002 P5 y P54 1995

Socket 8

Frec. Int. (MHz) 50 a 133 75 a 200 150 a 333

Pentium MMX 1997 805003 P55C

Socket 7

166 a 200

1997

32 (16 + 16)

512

200 a 300 233 a 400

1997

Socket 8 Slot 1

1998

32 (16 + 16)

512

Socket 370

200 a 300

Pentium Pro 80521 P6

Pentium Pro MMX Pentium II 80522/523

Pentium II Celeron 80523/524

Año

Frec. Ext. (MHz) 25 a 66

Otras características

5ª generación, arquitectura superescalar (Pipeline). Alimentación Vcore de 3,3 a 3,5 v Tecnología de 0,8 micras. Para servidores NT. Arquitectura superescalar (Pipeline), pero se compone de 14 etapas. Integra la memoria Caché L2. Multiprocesador hasta 4 micros. Tecnología 0.5µm. Vcore 3.1v. Similar al Pentium, pero con instrucciones MMX. Alimentación Dual. Tecnología de 0,35 y 0,28 micras. Vcore 3,45 v. Similar al Pentium pro, pero con instrucciones MMX. Nombres clave Klamath y Deschutes. Sólo permite 2 procesadores en una placa. Arquitectura D.I.B. (Dual Independent Bus), Tecnología de fabricación de 0,35 y 0,25 micras. Vcore de 2,8 v. Nombres clave: Covington, Mendocino y Coppermine. Tecnología de fabricación de 0,25 y 0,18 micras. Vcore de 1,35 a 1,6 v.

Pentium III 80525

1999

Denominación

Año

Pentium III Willamette

64 (32 + 32)

Slot 1

350 a 600

100

Bus Caché Caché Zócalo Frec. Frec. Datos L1 L2 Int. Ext. (KB) (KB) (MHz) (MHz) 2000 Socket 350 a 100 y 370 1 GHz 133

Nombre clave Katmai. Instrucciones multimedia MMX2 y SSE Ocho nuevos registros de 128 Bits para procesar los datos. Tecnología de 0,25 micras con 9,2 millones de transistores. Consta de tres unidades de ejecución de coma flotante. Cada chip tiene un número identificador. Permite la implementación del bus AGP 4x. Otras características

Representó la siguiente arquitectura P7 para procesadores Intel de 32 Bits (IA32). Tecnología de 0,13 micras. Gama más profesional de Intel. Tecnología de fabricación de 0,18 micras. Hasta 2MB de caché L2. Admite la conexión simultánea de 4 procesadores en una misma placa en unión con el ChipSet i450 NX. Nombre clave Willamette. Incorpora instrucciones gráficas SS2. Vcore 1,7 v. 55 millones de transistores. Nombre clave: Northwood. Tecnología de 0,13 micras. Vcore 1,5 v. Nombres clave: Prestonia o Gallatin, Multiprocesador.

Pemtium III Xeon

2000

256

Slot2

500 a 900

100 y 133

Pentium IV 80528 P68

2001

256

Socket 423

1a2 GHz

100X4

Pentium IV 80532

2002

512

Pentium IV Xeon 80532

2001

256 y 512

Pentium IV 80546

2004

1024

Socket 1,4 a 133X4 478 3 GHz y 200X4 Socket 1,6 a 133X4 y 478 3,46 gHz 200X4 Socket 2,9 a 166X4 Nombre clave Prescott. Incluye Instrucciones gráficas SSE2 y y 3,5 478 y SSE3. Tecnología HyperSocket GHz 200X4 Threading. Tecnología de 0,13 y T 0,09 micras. 125 millones de transistores.

Tabla 2-5. Familia de microprocesadores Pentium de Intel hasta el Pentium IV.

Ilustraci贸n 2.7. Diagrama de bloques de la arquitectura del Pentium III.

Microprocesadores de AMD (American Micro Device): http://www.amd.com/es-es/ Denominació Año Bus n Datos K5

Cach é L1 (KB) 24

Cach Zócal Frec. Int. é L2 o (MHz) (KB) Socke 33-66 t7 64 (32 Socke Hasta + 32) t7 166

Frec. Ext. (MHz) 33

Otras características

199 6 199 7

K6-2 3D

199 8

64 (32 + 32)

K6-III

199 8

64 (32 + 32)

256

K7-Athlon Modelos 1 y 2

199 9

128 (64 + 64)

8 MB

Slot A y Socke tA

K7-Duron

200 0

Socke tA

K76-Athlon Thunderbird

200 0

256

Socke tA

0.71,5GHz

200

Tecnología de0,25 y 0,18 micras. Vcore 1,6 v.

K76-Athlon Thoroughbre d Athlon XP MP Barton y Thorton AMD Sempron™

200 1

Socke > tA 2,1GHz1

333

MMX + 3DNow!+ SSE. Tecnología de 0,13 micras.

200 2

333-400

MMX + 3DNow! Pro. Doble CPU. Tecnología de 0,13.

200 4

128 (64 + 64) 128 (64 + 64) 128 (64 + 64) 128 (64 + 64) 128 (64 + 64)

266/333

3DNow!™ Professional technology, SSE, SSE2. Tecnología de 0,13 micras.

Super 7

Equivalente al PII. Tecnología MMX. Ejecuta dos instrucciones en cada ciclo de reloj. Es superescalar, pero no incorpora la función Pipeline en las operaciones en coma flotante. Tecnología de 0,35 y 0,25 micras 166 - 500 66 - 100 Pentium II/100 mejorando. Tecnología 3D Now¡. soporta AGP y bus local. 10 millones de transistores. Vcore es de 2,2 a 2,5 v. Tecnología de 0,25 micras. 21,3 millones de transistores. Puede utilizar caché L3. 500 a 100- 200 Equivalente al Pentium III. Decodifica 1000 hasta tres instrucciones al tiempo (3-way Instruction Decoder). Arquitectura superescalar, tanto en las instrucciones con enteros (10 etapas) cómo en las instrucciones en coma flotante (15 etapas). Compatible con MMX2 y suma 5 nuevas instrucciones al repertorio 3DNow¡. Tecnología de fabricación de 0,25 y 0,18 micras. 22 millones de transistores. Vcore 1,6 – 1,7 v. 550 a 200 Tecnología de 0,18 micras. Vcore 1,6 v. 950

512/2 Socke > 56 tA 2,1GHz1 512/2 Socke 56 tAy Socke t 754

Equivalente al P5 o Pentium Clásico.

1,5 a 2 GHz1

33 y 66

Está frecuencia es la real del BUS, no la efectiva. Debemos tener en cuenta que, actualmente, un procesador AMD de 1,5GHz tiene una velocidad efectiva de hasta 2,2 GHz, denominándose 2200+ y un procesador de 2GHz puede tener una velocidad efectiva de hasta 3 GHz, denominándose en este caso 3000+. Tabla 2-6. Familia de microprocesadores AMD hasta el Athlon XP.

Ilustración 2.8. Diagrama de bloques de la arquitectura del K7 Athlon.

2.5 Los microprocesadores actuales. Veremos algunos de los microprocesadores que actualmente se están comercializando, conscientes de que tienen un tiempo de vida comercial muy breve y que, por tanto, muy pronto estarán obsoletos, pero nos dará una idea muy clara de la evolución actual de los mismos y de las próximas tendencias en microprocesadores. No obstante, en la mesa de trabajo se irán publicando, puntualmente, las novedades más relevantes que vayan apareciendo en este sentido.

2.5.1 Microprocesadores de Intel. Actualmente, Intel aun se mantiene en la línea de microprocesadores de 32 bits y se mantiene a la espera de que los sistemas operativos de 64 bits comiencen su andadura para mostrar sus cartas en torno a los microprocesadores puros de 64 bits. De todos modos, en tanto llega este momento, para no quedarse atrás, ha desarrollado la tecnología de memoria ampliada de 64 bits (Intel® EM64T), comentada anteriormente, que le permite mantenerse en el mercado a la altura de microprocesadores como los Athlon 64 FX. En esta línea de

microprocesadores de 32 bits destaca la última creación denominada Intel® Pentium® 4 Processor Extreme Edition supporting HT Technology, aunque aún mantiene la línea Intel® Pentium® 4 Processor también conocida con el nombre clave Prescott, que también incluye el soporte de la tecnología Hyper-Threading y cuyas características básicas se incluyen en la Tabla 2-5. Familia de microprocesadores Pentium de Intel hasta el Pentium IV. Las características típicas del Intel® Pentium® 4 Processor Extreme se detallan en la tabla siguiente: Procesador

Procesador Intel® Pentium® 4 Extreme Edition con soporte para tecnología Hyper-Threading

Características

Tecnología de 0,09 micras

Tecnología de 0,13 micras

Caché L1

20KB (12 + 8)

16KB (8 + 8)

Caché L2

2MB

512 KB

Caché L3

No disponible

2MB

3,73 GHz

De 3,20 a 3,46 GHz

Tecnología de memoria ampliada Intel® 64 (Intel® EM64T)

Sí: 3,73 GHz

No disponible

Velocidad Bus del sistema

1066 (266X4)

800 (200X4) y 1066 (266X4)

LGA775

mPGA478, LGA775

Velocidades reloj de la CPU

Interno

Encapsulado Tecnología Threading

Hyper-

Sí

Intel

Sí

Microarquitectura NetBurst

Instrucciones multimedia Número de transistores

MMX, MMX2, SSE, SSE2 169 millones

Tabla 2-7. Características del Intel® Pentium® 4 Processor Extreme.

Como se observa en la tabla anterior, el Intel® Pentium® 4 Processor Extreme está disponible en 0,13 y 0,09 micras. La diferencia fundamental entre ambos es que el fabricado en 0,09 micras implementa la tecnología Intel® EM64T que le hace compatible con los sistemas operativos de 64 bits. Por lo demás, cabe destacar el hecho de que adolece de caché L3, pero a cambio, la caché L2 es de mayor tamaño que la versión de 0,13 micras y trabaja a la velocidad del núcleo. Del mismo modo, la memoria caché L3 de la versión de 0,13 micras está enlazada directamente con el núcleo del microprocesador mediante un bus de 64 bits que trabaja a la misma velocidad de reloj que éste. Por eso, la efectividad de ambos microprocesadores es muy similar trabajando con sistemas operativos de 32 bits.

En la gama alta de microprocesadores para servidores también ha desarrollado un nuevo procesador denominado Itanium®, cuya última versión es el Procesador Intel® Itanium® 2 que se fabrica en tres versiones, multiprocesador (MP), doble procesador o procesador dual (DP) y doble procesador de bajo voltaje, que posiblemente implementen en un futuro cercano la tecnología Intel® EM64T. En http://www.intel.com/products/processor/itanium2/index.htm encontrarás más información al respecto. De momento, la solución de 64 bits para servidores sigue pasando por los nuevos Intel® Xeon™ Processor de 0.09 micras cuyas principales características se muestran en la siguiente tabla: Procesador

Intel® Xeon™ Processor MP

Características

Tecnología 0,13 micras

Intel® Xeon™ Processor DP Tecnología de 0,09 micras

Tecnología de 0,13 micras

Caché L2

256, 512 KB

1 o 2 MB

512 KB

Caché L3

512KB, 1M, 2M, 4M

No disponible

1 o 2 MB

1,40 a 3,0 GHz

2,80 a 3,60 GHz

3,0 a 3,20 GHz

Tecnología de memoria ampliada Intel® 64 (Intel® EM64T)

No disponible

Sí, 2,80 a 3,60 GHz

No disponible

Velocidad Bus del sistema

400 (100X4)

800 (200X4)

400 (100X4), 533 (133X4)

Superior a 4,8 GB/sec

Superior a 6,4 GB/sec

Superior a 4,8 GB/sec

Velocidades reloj de la CPU

Interno

Ancho de Banda Tecnología Threading Microarquitectura NetBurst

Hyper-

Sí

Intel

Sí

Instrucciones multimedia

MMX, MMX2, SSE, SSE2 Dual Channel DDR

Memoria RAM soprtada Área de aplicación

Sistemas servidores multiprocesador para grandes empresas multiprocesador

Sistemas servidores y estaciones de trabajo de doble procesador

Tabla 2-8. Características del Intel® Xeon™ Processor.

Servidores Web y Mail de propósito general

2.5.2 Microprocesadores de AMD (American Micro Device). Al contrario que Intel, AMD ha apostado fuertemente por los microprocesadores de 64 con su tecnología denominada AMD64 incorporada en su gama de procesadores para equipos PC de sobremesa y portátiles de 64 bits Athlon 64 y Athlon 64 FX (gama de más prestaciones). Para la gama alta dedicada a servidores dispone de los procesadores denominados Opteron, que también son de 64 bits y compiten directamente con los últimos Itanium® 2 y Xeon®, con tecnología Intel® EM64T. Como es costumbre en todas las mejoras sustanciales de arquitecturas de los microprocesadores, AMD garantiza compatibilidad total de la nueva arquitectura de 64 bits (x86-64) con la arquitectura de los anteriores Athlon de 32 bits (x86-32), de este modo, los ordenadores que utilicen los nuevos Athlon 64 podrán trabajar de forma nativa (como si de un microprocesador de 32 bits se tratara) con cualquier sistema operativo de 32 bits, como Windows 98/Me/XP/2000/2003, y podrá ejecutar cualquier aplicación de 16 o 32 bits. La migración a los sistemas operativos de 64 bits no será una imposición, sino una opción para los usuarios de estos sistemas.

Ilustración 2.9. Detalle de los microprocesadores de AMD en encapsulados LGA y PGA.

En la siguiente tabla se muestran algunas de las características principales de los modelos Athlon 64 y Athlon 64 FX: Características

AMD Athlon™ 64

Año de lanzamiento Encapsulado Tecnología (µm)

fabricación

Número de transistores Soporte para el conjunto de instrucciones de 64 bits

AMD Athlon™ 64 FX

2003

2004

2003

Socket 754

Socket 939

0,09 y 0,13 105'9 Millones Sí, AMD64 Technology

0,13

Soporte para el conjunto de instrucciones de 32 bits

Sí

Mayor protección contra virus para Windows® XP SP2

Sí

Tecnología sistema

del

bus

Controlador integrado memoria DDR

HyperTransport™ technology Full duplex, independiente 64 bits + 8 bits ECC PC3200, PC 2700, PC 2100, or PC1600

128 bits + 16 bits ECC PC3200, PC 2700, PC 2100, o PC1600

Ancho de banda total del procesador al sistema

Ancho de banda HyperTransport: hasta 6'4 GB/s Ancho de banda de la memoria: hasta 3'2 GB/s Total: hasta 9'6 GB/s

Ancho de banda HyperTransport: hasta 8.0 GB/s a 2.0GHz Ancho de banda de la memoria: hasta 6.4 GB/s a 400MHz Total: hasta 14.4 GB/s

Northbridge integrado

Sí, Ruta de datos de 128 bits, para la frecuencia del núcleo de la CPU

Instrucciones Multimedia

3DNow!™ Professional technology, SSE2 128 (64 + 64)

Caché L1 (KB) Caché L2 (KB)

1024 o 512

1024

Tabla 2-9. Características de los AMD Athlon™ 64 y AMD Athlon™ 64 FX.

Por último citaremos los modelos de AMD Athlon™ 64 que se están comercializando en la actualidad con algunos datos de interés. Modelo o Frecuencia Efectiva

Frecuencia Real FSB

Caché L2

Encapsulado

GHz

4000+

2,4

1000

939

3800+

2,4

512

939

3700+

2,4

1000

754

3500+

2,2

512

939

3400+

2,4

512

754

3200+

2,0

1000

754

3200+

2,0

512

939

3000+

2,0

512

754

3000+

1,8

512

939

Tabla 2-10. Comparativa de distintos modelos del AMD Athlon™ 64.

Socket

En esta tabla se aprecia la influencia que tiene la caché L2 y el encapsulado en la frecuencia efectiva del microprocesador.

2.5.3 Microprocesadores para portátiles. Básicamente, los microprocesadores para portátiles son muy similares a los diseñados para equipos de sobremesa; siguen las mismas tendencias y se aprovechan prácticamente de las mismas tecnologías, pero mejoran sustancialmente el consumo, mejorando algunos aspectos de su arquitectura interna como la posibilidad de reducir la velocidad de reloj cuando el microprocesador no tiene una carga excesiva o cuando el voltaje de alimentación es bajo, para reducir su consumo. Por otra parte, también tienen un tamaño más reducido utilizando encapsulados del tipo µPGA y utilizan chipset diseñados específicamente para trabajar con ellos. Los microprocesadores utilizados en portátiles obtienen la denominación de Móviles añadiendo la letra “M” al nombre del procesador, como por ejemplo: Procesador Intel® Pentium® M o AMD Athlon™ 64-M. 2.5.3.1

Procesador Intel® Pentium® M.

Es la apuesta que ofrece Intel para la gama de equipos portátiles. Las características más relevantes de estos procesadores se muestra en la siguiente tabla: Características

Procesador Intel® Pentium® M 0,09

0,13

2y1

Velocidades de reloj Interno de la CPU (GHz)

Desde 1,50 a 2,13

Desde 1,30 a 1,70

Velocidad de reloj (bajo voltaje) (GHz)

1,30 y 1,50

1,10 y 1,20

Velocidad de reloj (voltaje utrabajo) (MHz)

533 y 400

900 y 1000

Desde 1,0 a 1,20 GHz

400 MHz

Chipset

Gama de chipsets Intel® 915 Express para portátiles

Gama de chipsets Intel® 855

Red Inalámbrica

Conexión de red inalámbrica Intel® PRO/Wireless

Tecnología fabricación (µm)

Caché L2 (MB)

Bus del sistema FSB

Tabla 2-11. Características de los procesadores Intel® Pentium® M.

Como se puede observar en la tabla anterior, las velocidades de trabajo de los microprocesadores Intel® Pentium® M es inferior a la de los equipos de sobremesa, pero su eficiencia es muy buena, debido al tamaño y efectividad de la caché L2 que incorporan y en el caso de la tecnología de 0,09 micras, a la alta velocidad de sus buses FSB. Por otra parte, también resulta chocante el hecho de que la velocidad de reloj de la CPU sea variable de acuerdo a la tensión de alimentación, pero esta es una de las características que los distinguen de sus hermanos mayores ya que, se alimentan también con baterías y la tensión de alimentación depende considerablemente del estado de la carga de las mismas. 2.5.3.2

Tecnología móvil Intel® Centrino™².

Cuando hablamos de Centrino™² no estamos hablando de un microprocesador en sí, sino de un conjunto compuesto por un procesador Intel® Pentium® M y un Chipset diseñado específicamente para portátiles. Es por tanto, mucho más que sólo un procesador, ofrece la prestación de red local inalámbrica totalmente integrada, así como un excelente rendimiento móvil al tiempo que permite una mayor duración de la batería en ordenadores portátiles más ligeros y fáciles de transportar. Incorpora por tanto, la tecnología con certificación Wi-Fi que nos permite acceder a la información y comunicarnos in situ mediante conexiones de red e Internet inalámbricas con total seguridad, debido a sus sistemas de encriptación de datos, muchas de ellas disponibles en redes Wi-Fi públicas (llamadas “puntos de conexión”) distribuidas por todo el mundo. La tecnología móvil Intel® Centrino™ utiliza las tecnologías Micro FCPGA (Flip Chip Pin Grid Array) y FCBGA (Flip Chip Ball Grid Array) para encapsulado de chips de procesadores especialmente optimizados para diseños de PC portátiles más ligeros 2.5.3.3

Procesador AMD Athlon™ 64 Mobile.

El AMD Athlon™ 64 Mobile es, como su nombre indica, un procesador de 64 bits por lo que aventaja a Intel en este terreno. Utiliza las características típicas de los microprocesadores de AMD de 64 bits para equipos de sobremesa e incluye la tecnología PowerNow!™, que reduce el consumo de energía según las condiciones de trabajo y alimentación del sistema. También son compatibles con todas las soluciones inalámbricas disponibles. Más información en http://www.amd.com/es-es/Processors/ .

2.6 Configuración de la BIOS. En lo concerniente a la BIOS, el microprocesador ofrece muy pocas opciones que configurar, entre las más destacables se encuentran las siguientes.

2.6.1 Arward BIOS. 2.6.1.1

BIOS FEATURES SETUP.

En este apartado podremos configurar únicamente la habilitación o deshabilitación de la caché L1 interna y L2 externa de la CPU. •

CPU Internal Cache o CPU Level 1 Cache: Permite habilitar o deshabilitar la caché interna de la CPU o caché de nivel 1(L1).

•

External Cache o CPU Level 2 Cache: Permite habilitar o deshabilitar la caché externa de nivel 2 (L2).

En algunas placas madre la configuración de la tensión Vcore (tensión del núcleo del procesador) se puede realizar mediante los puentes de la placa o mediante la BIOS: En algunos casos, para poder configurar la tensión Vcore desde la BIOS, deberemos seleccionar en los puentes de la placa madre la opción Auto y posteriormente, desde la BIOS, seleccionar la tensión deseada: • Vcore: 2,20 voltios Por otra parte, si la placa soporta Pentium III o superior, también nos encontraremos con la posibilidad de habilitar o deshabilitar el número de identificación del microprocesador, que es único para cada unidad vendida. •

Procesor Number Feature: Habilita o deshabilita (Enabled/Disabled) la utilización del número de identificación del microprocesador para ser utilizado como verificación en transacciones realizadas desde Internet.

2.6.2 AMI WinBIOS. 2.6.2.1

Avanced Setup.

Al igual que en la BIOS de AMI, sólo podemos configurar las opciones de Caché L1 y L2 que en este caso están en la misma opción. •

Cache Memory:

Disabled/Internal/External/Both

Por tanto, desde esta única opción podemos deshabilitar toda la caché (Disabled), habilitar la memoria interna o externa (Internal/External), o habilitar ambas al tiempo (Both).

2.7 Instalación de un microprocesador. Antes de iniciar la instalación del microprocesador es imprescindible disponer de la información de la placa madre que se va a utilizar y también del microprocesador que se va a instalar en ella; de este modo podremos comprobar si la placa admite el microprocesador en cuestión y obtendremos la suficiente información para realizar la configuración de frecuencias y tensiones de acuerdo al microprocesador elegido. Si no disponemos del manual de nuestra placa y la información referente al microprocesador siempre podremos acudir a Internet en su busca, ya que prácticamente todos los fabricantes importantes de placas tendrán en su página dicha información.

2.7.1 Pasos que deberemos seguir. Podemos encontrarnos con dos casos: Sustitución o renovación del microprocesador de una placa antigua o que se trate del montaje de un ordenador nuevo. Estudiaremos los pasos que deberemos seguir en ambos casos, aunque evidentemente en el primer caso habrá que realizar algunas operaciones añadidas como la retirada del microprocesador antiguo. De este modo, en el caso de un ordenador nuevo se realizarán solo aquellos pasos necesarios de los descritos a continuación. Paso 1.- Hacer una copia de seguridad de los datos. Aunque esto no es estrictamente necesario, y de hecho es bastante improbable que se pierdan datos en esta operación, la mera posibilidad de que ocurra un accidente basta para no dejar este aspecto sin atender. Paso 2.- Desconectar el cable de alimentación de la toma de red. Y abrir la carcasa.

Ilustración 2.10. Desconexión de la alimentación ATX.

Paso 3.- Extracción de la placa madre. Si es necesario (sustitución o renovación del microprocesador) se extraerá la placa madre, pero antes hay que apuntar la posición exacta de cada cable para poder reponerlos en su sitio correcto después, durante el montaje. Para la extracción de la placa madre no hace falta desmontarla del bastidor metálico al cual se haya unida,

simplemente deberemos desconectar todos los cables que la unen a los distintos dispositivos instalados en el ordenador y a la fuente de alimentación y, posteriormente, se quitarán los tornillos que unen el bastidor metálico al resto del chasis de la unidad central, de este modo extraeremos al tiempo la placa madre y su bastidor metálico. Paso 4.- Extracción del microprocesador antiguo. Para poder extraer el microprocesador deberemos retirar previamente el disipador y ventilador que se encuentran justo encima de él. El conjunto Ventilador-radiador suele ir anclado directamente al zócalo de la CPU, por lo que deberemos buscar el modo de desanclarlo para poder extraerlo sin perjudicar dicho zócalo. También tendremos que desconectar de la placa madre el cable que alimenta el ventilador. Una vez despojado el micro del conjunto ventilador-radiador, procederemos a la extracción del microprocesador, para ello, si el zócalo es del tipo ZIF (Zero Insertion Force, fuerza de inserción nula) lo primero será levantar la palanca que libera los contactos del microprocesador y posteriormente tiraremos de él con suavidad para no deteriorarlo. Es muy importante que una vez extraído, las patillas o pines del microprocesador no sean tocadas con las manos, salvo que dispongamos de una pulsera antiestática conectada a un punto de masa que descargue nuestro cuerpo de la posible corriente estática que poseemos. Lo mejor será colocarlo rápidamente en una espuma antiestática o en una bolsa también antiestática.

Ilustración 2.11. Pasos para el desmontaje de un procesador con encapsulado PGA en un Socket 370.

Aunque es raro, también puede suceder que el conjunto refrigeradorventilador se encuentre fijado con algún tipo de pegamento a éste, en este caso sacar el conjunto entero, y luego, proceder a la separación de los elementos. Si el microprocesador tiene encapsulado del tipo LGA, o lo que es lo mismo, utiliza un socket T o similar, los pasos serán muy similares a los anteriormente comentados, pero teniendo en cuenta que el microprocesador se encuentra en el interior de una especie de caja que se abrirá mediante una palanca similar a la utilizada para liberar los contactos en el socket normal. Una

vez abierta la caja se retirará el microprocesador con suavidad para no deteriorar el zócalo o el microprocesador.

Ilustración 2.12. Pasos para el desmontaje de un procesador con encapsulado LGA en un Socket T.

Si el microprocesador viene montado en un Slot-1 o Slot A, deberemos liberar los anclajes de los laterales del Slot antes de tirar de la placa del microprocesador. Paso 5.- Montaje del microprocesador nuevo. Sacaremos el microprocesador nuevo del embalaje sujetándolo por los bordes. Debemos localizar la patilla 1 del microprocesador, que suele indicarse mediante un chaflán en uno de los vértices. Si el zócalo es del tipo Socket de inserción nula (ZIF) para encapsulados PGA, deberemos hacer coincidir éste con el chaflán que lleva el zócalo también en uno de sus vértices. Una vez localizada la posición correcta, con la palanca levantada para liberar los contactos, insertaremos el microprocesador con mucho cuidado de no forzar los terminales. Posteriormente montaremos el conjunto radiador-ventilador, conectando la alimentación del mismo en la placa madre.

Ilustración 2.13. Pasos para el montaje de un procesador con encapsulado PGA en un Socket 370.

Si el microprocesador tiene encapsulado del tipo LGA, o lo que es lo mismo, utiliza un socket T o similar, los pasos serán muy similares a los anteriormente comentados, pero teniendo en cuenta que el microprocesador se inserta en una especie de caja que se abrirá mediante una palanca similar a la utilizada para liberar los contactos en el socket normal. Una vez abierta la caja se situará el microprocesador en su interior atendiendo a las muescas de colocación que permitirán un ajuste perfecto entre zócalo y microprocesador. Posteriormente cerraremos la caja y situaremos el conjunto radiador-ventilador encima, acoplando éste último lo mejor posible a la superficie exterior de la caja del socket para que la transferencia de calor sea óptima.

Ilustración 2.14. Pasos para el montaje de un procesador con encapsulado LGA en un Socket T.

Si utiliza el SLOT-1 o Slot-A, el microprocesador se inserta como si fuera una placa más, pero con un anclaje lateral que lo sujeta firmemente al zócalo.

Ilustración 2.15. Detalles del montaje del Microprocesador sobre Slot 1.

Paso 6.- Montaje del sistema de refrigeración. Para que se produzca un acople térmico lo más perfecto posible entre el radiador y el microprocesador es conveniente aplicar en la superficie de contacto una pasta o silicona especial que sea buena conductora del calor (no sirve la silicona normal de sellado, que más que conductor térmico es un aislante térmico), de este modo aumentaremos el calor extraído del núcleo del microprocesador. Esta silicona la podremos encontrar en las tiendas especializadas en electrónica o informática. Actualmente, algunos radiadores ya disponen en su zona de

contacto de una sustancia que mejora la unión térmica entre chip y radiador, en este caso no es necesario añadir ninguna sustancia adicional. Una vez aplicada la sustancia en la unión, se unirá al zócalo mediante un anclaje según el tipo de radiador utilizado. En la siguiente figura se muestran dos tipos distintos de radiadores, el primero para socket para PGA y el segundo para socket para LGA.

Ilustración 2.16. Detalles del montaje del sistema de refrigeración sobre el zócalo.

Por último conectaremos la alimentación del ventilador en la placa madre

Ilustración 2.17. Vista de dos sistemas de refrigeración con ventilador montado sobre socket 370.

Paso 7.- Si la placa es antigua, deberemos configurar los puentes de la placa madre para que reconozca el microprocesador que se ha instalado y que funcione a la frecuencia correcta. Si la placa es moderna seguramente lo reconozca automáticamente por lo que no deberemos configurar nada, en todo caso, comprobaremos en la BIOS que la detección del microprocesador ha sido la correcta. Si la placa requiere configuración de puente en la placa madre será imprescindible disponer del manual, por lo que si no disponemos de él deberemos acceder a la página web del fabricante para descargarlo. Una vez obtenido el manual estudiaremos detenidamente las tablas de configuración

que nos ofrece como muestra para determinar la configuración que nos interese de acuerdo a las características de nuestro microprocesador. En general, los puentes implicados en esta configuración se distribuyen en distintas categorías según se muestra en las siguientes tablas de ejemplo: • Configuración de la frecuencia de reloj del Bus de la CPU(System Bus Clock o CPU Bus). Podremos encontrar una tabla como la siguiente: CPU BUS 60MHZ 66MHZ 75MHZ 83MHZ 95MHZ 100MHZ

JP6 2-3 1-2 2-3 1-2 2-3 1-2

JP7 2-3 2-3 1-2 1-2 1-2 1-2

JP8 2-3 2-3 2-3 2-3 1-2 1-2

JP10 JP11 2-3 X 2-3 X 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 2-3 1-2 2-3

Tabla 2-12. Opciones de configuración de la frecuencia del sistema.

Nota: Cuando ajuste el BUS de la CPU a 100MHZ tenga en cuenta que la SDRAM soporte esta frecuencia. • Selector de velocidad de la CPU o multiplicador. Selecciona el factor de multiplicación que utiliza la CPU para determinar la velocidad de proceso del los datos, normalmente mayor que la velocidad del Bus. Podremos encontrar una tabla como la siguiente: MULTIPLICADOR 1.5x/3.5x 2.0x 2.5x 3.0x 4.0x 4.5x 5.0x 5.5x

JP16 OFF ON ON OFF ON ON OFF OFF

JP17 OFF OFF ON ON OFF ON ON OFF

JP18 OFF OFF OFF OFF ON ON ON ON

Tabla 2-13. Opciones del factor de multiplicación de la velocidad interna del microprocesador.

La combinación de las dos tablas anteriores nos dará la velocidad del microprocesador de acuerdo con la siguiente fórmula: Frecuencia interna = Frecuencia del Bus x Factor multiplicador.

A continuación se citan dos ejemplos: Puentes JP6 JP7 JP8 JP10 JP11 JP16 JP17 JP18 K61-2 2-3 2-3 2-3 X OFF OFF OFF 233MHZ 66MHZ 3.5x K6-2 1-2 1-2 1-2 1-2 2-3 ON ON ON 450MHZ 100MHZ 4.5x Tabla 2-14. Ejemplos de configuración.

•

Tensión de alimentación del núcleo del microprocesador (Vcore voltaje). Permite modificar la tensión con la que se alimenta el núcleo del microprocesador, que normalmente será inferior a la que utilizan los buses de salida. Podremos encontrar una tabla como la siguiente: Vcore voltaje (JP19) 2.1V 2.2V 2.4V 2.5V 2.8V 2.9V 3.2V 3.52V

1-2 ON OFF OFF ON OFF ON OFF ON

3-4 OFF ON OFF OFF OFF OFF OFF ON

5-6 OFF OFF ON ON OFF OFF ON ON

7-8 OFF OFF OFF OFF ON ON ON ON

Tabla 2-15. Opciones de configuración de la tensión del núcleo de la CPU.

En realidad, los puentes del selector JP19 responden a una combinación binaria natural, de forma que cada combinación binaria supone un aumento de 0,1 voltios sobre la base que son 2.0 voltios, por tanto, si quisiéramos obtener algún valor que no se encuentre en la tabla sólo tendremos que calcularlo, por ejemplo, si quisiéramos aplicar un valor de tensión de 2.3 voltios, la combinación sería: 2.3 – 2.0 = 0.3; 0.3/0.1 = 3 Î 0011 Î 7-8 = OFF, 5-6 = OFF, 3-4 = ON y 1-2 = ON.

En la siguiente tabla, podemos observar las tensiones de funcionamiento de algunos microprocesadores comerciales: CPU Type Pentium (P54C), 6x86, K5 K6-233 (o superior) K6-166/200, 6x86MX(M2) MMX(P55C), 6x86L K&-2 450~500, K6-3 400~500 K6-PR/3D, 266/300~400

Vcore 3.52 3.2 2.9 2.8 2.4 2.2

Tabla 2-16. Tensiones de funcionamiento de algunos microprocesadores comerciales

Si tras la instalación de un microprocesador, se observa que éste se calienta mucho, deberemos rebajar en un punto la tensión de alimentación del núcleo y probar de nuevo su funcionamiento, si no es inestable, dejaremos este nuevo valor de tensión. Paso 8.- Volver a montar la placa madre conectando todos los cables que desconectamos en el apartado 3 y poniendo los tornillos que sujetan el bastidor al chasis. Paso 9.- Comprobar nuevamente que todos los cables están correctamente conectados y que no se observan cortocircuitos entre distintos elementos del sistema. Paso 10.- Conectar el ordenador a la red y encenderlo, si todo ha salido bien, el ordenador ahora funcionará correctamente.

2.7.2 Posibles problemas derivados del montaje del microprocesador. Si tras el montaje o sustitución del microprocesador el ordenador no funciona correctamente deberemos tener en cuenta posibles causas que a continuación se exponen: • Algún cable o placa se ha movido durante la instalación y hay que volver a ponerlo en su sitio, para ello abrir la carcasa y comprobar primero visualmente, y si es necesario manualmente para asegurarnos que todo está correctamente en su lugar. •

Si el sistema se vuelve inestable o no funciona puede ser porque la frecuencia de reloj o el voltaje no están bien ajustados. o Comprobar que la frecuencia de reloj es la adecuada. En caso de duda siempre se puede bajar para comprobar si es esta la causa. o Un voltaje elevado puede deteriorar definitivamente un microprocesador, mientras que un voltaje insuficiente hará que no funcione o sea inestable, hay que poner su valor exacto.

•

Un valor superior al indicado por el microprocesador supondrá un mayor calentamiento, que hará que el micro sea muy inestable y que en un futuro se deteriore por completo.

•

Un valor ligeramente inferior al indicado por el microprocesador supondrá un menor calentamiento y en algunos casos con un buen funcionamiento, pero en general, no debe utilizarse este valor salvo que el micro se caliente mucho con la tensión nominal indicada.

•

Un valor sensiblemente inferior al indicado por el microprocesador supondrá que el micro sea muy inestable y por tanto, que el sistema no funcione bien

Es posible también que no esté refrigerando adecuadamente. En este caso puede que no funcione desde el principio, o lo que es más posible que el sistema se vuelva inestable. En este caso revisar el sistema de refrigeración.

3 Memorias. La memoria es un dispositivo electrónico encargado de almacenar información, normalmente de forma temporal, aunque también puede ser de forma permanente. A diferencia de los discos duros u otro sistema de almacenamiento, el soporte físico está compuesto, como cualquier otro chip, de silicio, no habiendo partes mecánicas ni móviles.

3.1 Características. Las memorias, como todos los elementos electrónicos, tienen unos parámetros o características que diferencian a unas de otras y que, de algún modo, determinan su utilización y también su calidad. Algunas de estas características más relevantes de las memorias son las siguientes: • Volatilidad de la información almacenada. Se dice que una memoria es volátil, si la información que tiene almacenada desaparece cuando se elimina la alimentación. En caso contrario, se denomina no volátil. •

Tipo de acceso a los datos. El acceso a un dato concreto que se encuentra almacenado en la memoria puede ser llevado a cabo de dos formas distintas: secuencial o aleatoria. En el acceso secuencial, para leer o escribir un dato en la posición de memoria n, deberemos haber accedido previamente a todos los datos anteriores; en el caso de memoria de acceso aleatorio, podremos acceder a cualquier posición de memoria de forma independiente, sin tener en cuenta las posiciones anteriores, son las que más se usan. La memoria se estructura como una matriz bidimensional formada por filas y columnas, por lo que un dato concreto en la memoria se identifica por una coordenada formada por la fila y columna donde se encuentra en dicha matriz. No obstante, cuando se direccionan los datos en la matriz primero se seleccionan las columnas y, posteriormente, se busca el dato o los datos deseados direccionando las filas correspondientes hablándose, por tanto, de dos ciclos de acceso: ¾ Ciclo de acceso CAS (Column Access Strobe): Acceso a la columna donde se encuentra el dato o los datos. ¾ Ciclo de acceso RAS (Row Access Strobe): Selección de la fila donde se encuentra el dato en la columna seleccionada en el acceso CAS. La selección de un dato requiere al menos de un ciclo CAS y un ciclo RAS. Si son varios datos de una misma columna los requeridos, lo normal es que la memoria requiera un ciclo CAS y varios RAS.

•

Dinámicas o Estáticas. Las memorias dinámicas necesitan que la información almacenada sea refrescada cada cierto tiempo. Debido a que las celdas de memoria se estructuran en filas y columnas, el refresco de la memoria no se realiza celda por celda, sino fila por fila o columna por columna, según sea su acceso, lo que agiliza en gran medida esta operación. El refresco consiste en regrabar todas las celdas de memoria cuya información es un “1” lógico en el momento del refresco y suele hacerse en los ciclos o estados en los que la memoria está inactiva, aunque también se aprovechan los ciclos de lectura o escritura para realizar el refresco de toda la fila en la que se encuentra el dato que se desea modificar o leer. El refresco debe ser constante y la cadencia de refresco del orden de milisegundos, lo que nos puede hacer pensar que estas memorias deben ser lentas; Sin embargo, las memorias dinámicas son muy rápidas y baratas, puesto que cada célula de información lo compone un condensador construido con transistores o células CMOS. Las memorias Estáticas no tienen el inconveniente del refresco, sin embargo, su estructura interna es bastante más compleja y eso hace que sean más caras que las anteriores y que el nivel de integración sea inferior. En general, estas memorias son mas rápidas que las anteriores, como ejemplo podemos citar las memorias utilizadas como caché, que alcanzan tiempos de acceso inferiores a los 10 ns, aunque son de mucha menos capacidad que las dinámicas, del orden de 250 KB hasta 1 MB.

•

Velocidad, Frecuencia y Tiempo de acceso. La velocidad de una memoria se da, normalmente, por su frecuencia o por su periodo, que es la inversa de la frecuencia, de forma que, una memoria de 100 MHz también se puede denominar, en cuanto a velocidad, de 10ns ya que 1/100 MHz = 10 ns. Sin embargo, ni la frecuencia ni su periodo nos dan una idea real de la velocidad de la misma, ya que lo importante sería el tiempo que tarda un dato en leerse de la memoria o en escribirse en la misma, según sea el caso. Este tiempo se denomina tiempo de acceso y, se expresa en nanosegundos (ns) y depende de muchos factores entre los que podemos destacar la latencia o retardo al direccionar la fila y columna en las que se encuentra el dato o datos requeridos: o Latencia CAS (Column Access Strobe). Es un parámetro que nos indica la demora que se produce desde que se da la orden de selección hasta que la columna está direccionada. o Latencia RAS (Row Access Strobe). Es un parámetro que nos indica la demora que se produce desde que se da la orden de selección hasta que la fila está direccionada y el dato preparado.

La latencia RAS es muy inferior a la latencia CAS, por lo que en la referencia de los integrados de memoria sólo se suele indicar el valor de esta última referida a los tiempos de reloj que dura. Por ejemplo, una latencia CAS de 3 implica que dura 3 ciclos de reloj. Los valores típicos en las memorias actuales suelen ser 2 y 3, aunque también se pueden encontrar memorias con otros valores mayores como 4 o 5. • Ancho de banda o velocidad de la memoria. Este parámetro puede entenderse como la velocidad a la que la memoria puede aceptar datos (escritura) o puede entregar datos (lectura) de forma continua, aunque debemos tener en cuenta que la memoria no está continuamente recibiendo o entregándolos, sino que lo hace en ráfagas más o menos largas. Si la memoria es de 8 bits, el ancho de banda se puede dar tanto en MHz (no confundir este dato con la frecuencia de la memoria) como en MBytes/segundo, ya que estos valores coincide y se calculan como la inversa del tiempo de acceso de la memoria, por tanto, una memoria con un tiempo de acceso de 10 ns y un bus de datos de 8bits tiene un ancho de banda teórico de 100 MHz o 100MB/s, ya que 1/10-8 s = 108 Hz = 100 MHz Î 100MHz x 1Byte = 100 MB/s. Las memorias actuales utilizan un bus de datos de 64 bits e incluso de 128 bits, por lo que el ancho de banda se da únicamente en MB/s o en GB/s no coincidiendo este valor con la frecuencia de funcionamiento de la memoria. Por ejemplo, una memoria con un tiempo de acceso de 10 ns y 64 bits de datos tendrá un ancho de banda máximo de 100MHz x 8 bytes = 800 MB/s. •

Memorias Síncronas y Asíncronas. Las memorias asíncronas no utilizan ningún reloj para que el dato sea leído o escrito en su interior, simplemente necesita que una serie de terminales sean activados para que el dato se lea o se escriba; Sin embargo, actualmente se emplean memorias síncronas (como las SDRAM) que requieren de un reloj que marque las pautas de lectura o escritura de los datos. Estas memorias se denominan síncronas y trabajan normalmente a la velocidad del bus del sistema SFB. Este modo de trabajo permite que las memorias alcancen mayor velocidad manteniendo otras características, como ser dinámicas y necesitar refresco.

•

Modo burst (ráfaga). Las memorias que implementan el modo burst están preparadas para realizar operaciones de lectura o escritura de bloques de memorias contiguos de forma muy rápida. En general, cuando el micro quiere leer o escribir en una zona completa de memoria que ocupa varias posiciones consecutivas, debe ir indicando a la memoria, una por una, a qué dirección quiere acceder y posteriormente leer o escribir el dato. En las memorias que admiten el modo burst, el

micro sólo debe indicar cual es la primera dirección de memoria y la longitud del bloque que desea leer o escribir; posteriormente, en operaciones de escritura, el micro sólo envía datos y es la memoria quien va incrementando su contador de direcciones para que cada dato que entra se sitúe uno a continuación del anterior. En las operaciones de lectura, una vez que se indica la posición del primer dato y el número de datos que deseamos leer, el micro sólo tiene que ir leyendo todos los datos que la memoria le va depositando en el bus de datos sin tener que ir indicando en que posición se encuentra cada uno de ellos. La velocidad se incrementa considerablemente, sobre todo en las memorias síncronas, en las cuales este modo de trabajo es el ideal. •

Modo Pipeline. Esta característica suele implementarse sólo en las memorias estáticas que se utilizan como caché del microprocesador. En general, las memorias deben terminar un ciclo de lectura o escritura para poder comenzar el siguiente, pues bien, las memorias que admiten el modo pipeline pueden ir preparando el siguiente o siguientes datos antes de que el que está en proceso haya concluido, es similar al modo pipeline utilizado en el registro de instrucciones del microprocesador. Las actuales cachés L1 suelen incorporar este modo de funcionamiento, tanto en la porción destinada a las instrucciones, como la destinada a los datos, incrementándose el rendimiento de la misma.

•

Paridad (parity). No es una característica de un tipo de memoria, sino de un módulo compuesto por distintos chips de memoria. Los módulos de memoria que no implementan la paridad trabajan directamente con datos de 8, 16 o 32 bits y, por tanto, no se realiza ningún control del flujo de datos. Los módulos que implementan la paridad utilizan un bit más para forzar la paridad de los datos que entran o salen del módulo. La paridad puede ser par o impar: o Paridad PAR: El número de “1” en cada dato es un número par, por ejemplo: 010111000 o 111011001. El bit de más a la izquierda (mayor peso) se denomina bit de paridad. Para que un tren de datos contenga paridad par, sólo tendremos que incorporar el bit de paridad adecuado, de forma que a los datos pares se le añadirá como bit de paridad un “0” para no modificarlo y los datos que tengan paridad impar se le añadirá como bit de paridad un “1”, de forma que la paridad resultante será par. o Paridad IMPAR: El número de “1” en cada dato es un número impar, por ejemplo: 110111000 o 011011111. Si un dato (con bit de paridad) con paridad par llega a una memoria configurada para que todos los datos que reciba sean impares, detectará

un error, pero no podrá corregirlo. Igualmente pasará si un dato impar llega a una memoria preparada para recibir datos con paridad par. Como conclusión, podemos decir que las memorias sin paridad no detectan fallos en el flujo de datos y las memorias con paridad sí pueden detectar el cambio de un bit en el flujo de datos, pero no puede saber donde se encuentra el error. •

Códigos de detección y corrección de errores ECC: Los códigos ECC (Error Correction Code) no sólo permiten detectar si se producen errores en el flujo de datos de una memoria, sino que también permiten corregirlos sin que el sistema se detenga. Por tanto, los sistemas que incorporan memorias ECC son mucho más estables, lo que les hace muy atractivos para ser utilizados en los servidores para redes LAN y WAN.

•

SPD – Serial Presence Detect. Permite a la BIOS de la placa madre identificar las características de los módulos de memoria y, de esta forma, configurar los parámetros de la memoria para un funcionamiento óptimo. Consiste en un pequeño integrado de memoria EEPROM serie que se añade al módulo de memoria con la información de las características del módulo en cuestión. En la actualidad lo implementan muchos fabricantes en sus memorias SDRAM, DDR y DDR2 SDRAM y RDRAM.

Ilustración 3.1. Vista de la memoria EEPROM serie del sistema SPD.

3.2 Tipos Vistas todas las características de las memorias es fácil comprender que habrá muchos tipos distintos de memoria según utilicen unas u otras de estas características. A continuación se comentan los tipos de memorias utilizados en la actualidad, o que aun pueden encontrarse en equipos en servicio.

3.2.1 ROM. Las memorias ROM (Read Only Memory) o memorias de sólo lectura se caracterizan precisamente por que su contenido se graba en fábrica durante el proceso de fabricación y el usuario sólo puede leerla. Su principal característica es que son memorias no volátiles y, por tanto, la información grabada en fábrica permanece invariable durante toda la vida útil de la memoria. Son utilizadas para implementar el firmware del sistema o la BIOS de inicialización y configuración del sistema. Otra característica de este tipo de memoria es su bajo nivel de integración, lo que implica capacidades bajas de memoria. Las utilizadas en los PC suelen ser de 32 Kb o 64 Kb, aunque algunos modelos utilizan capacidades mayores.

3.2.2 PROM. Las memorias PROM (Programed ROM), o ROM programables eléctricamente, son similares a las anteriores excepto en la grabación, que no se realiza en el proceso de fabricación, sino que se realiza con unos aparatos denominados grabadores de PROMs. Sólo pueden grabarse una única vez y son no volátiles. También mantienen un muy bajo nivel de integración y su utilización se limita a la realización de prototipos o como sistema de configuración de tarjetas electrónicas, sustituyendo a los puentes.

3.2.3 EPROM. Las memorias EPROM (Erasable PROM) o memorias PROM cuyo borrado se realiza aplicando rayos UVA, con una longitud de onda determinada por el fabricante, a través de una ventana que incorpora el circuito Ilustración 3.2. Chip de memoria EPROM correspondiente a una integrado a tal efecto. Por tanto, pueden ser BIOS de AWARD. grabadas y borradas multitud de veces. Al igual que las memorias ROM son no volátiles y se utilizan en los PC para almacenar el firmware o BIOS.

3.2.4 EEPROM o E2PROM. Las memorias EEPROM (Electrical EPROM) o E2PROM son similares a las anteriores pero, en este caso, el borrado se realiza eléctricamente, al igual que

su programación. Actualmente se utilizan versiones de este tipo de memorias denominadas FLASH que permiten al usuario la actualización de la BIOS del sistema mediante unos programas diseñados por los fabricantes de placas madre.

3.2.5 RAM. Las memorias RAM (Random Access Memory), memorias de acceso aleatorio, son memorias volátiles y no deben su nombre a ninguna característica que las diferencie de las anteriores, puesto que también las memorias ROM, PROM, EPROM y EEPROM permiten el acceso aleatorio a sus datos. Al pertenecer al grupo de memorias volátiles no puedan ser utilizadas para almacenar el firmware o BIOS del sistema. Existe una gran variedad de memorias que pueden englobarse con este nombre y que iremos definiendo a continuación de acuerdo a sus características principales.

3.2.6 DRAM. Las memorias DRAM (Dynamic RAM), como su nombre indica son memorias RAM dinámicas, es decir, necesitan refrescar sus datos para que estos permanezcan almacenados. Está estructurada como una matriz de “n” filas por “m” columnas, de forma que, cualquier dirección que se le envíe debe descomponerse en un par de coordenadas correspondientes a la fila y columna donde se encuentra el dato. Cada acceso a la memoria, ya sea en lectura o escritura, implica una decodificación de la fila y la columna correspondiente. Estas coordenadas se aplicarán a la matriz y posteriormente se validarán, en este momento la matriz nos entregará el dato a leer o escribirá en la posición seleccionada el dato que le proporcionemos en el bus de datos. Es importante tener en cuenta que en los equipos actuales, el microprocesador no lee directamente de la memoria RAM, sino de la memoria caché y, por tanto, es ésta quien se comunica directamente con la RAM. Si tenemos en cuenta que las memorias caché están diseñadas para trabajar, no con datos, sino con ráfagas de datos, es lógico pensar, que también las memorias RAM se diseñen en ese sentido. Cada vez que se lee un dato de una fila concreta, todos los datos de dicha fila son refrescados. También se realiza un refresco secuencial durante los tiempos de inactividad de la memoria, de este modo, se impide la pérdida de datos si el micro no está utilizando una cierta zona de la memoria. Son las utilizadas en los PC como memoria RAM y podemos encontrar distintos tipos que han ido evolucionando poco a poco. 3.2.6.1 FPM RAM. Puede decirse que fueron las primeras memorias utilizadas en forma de módulos se componían de varios chips, como puede observarse en la

ilustración. Fue utilizado en la mayoría de equipos con procesadores 386 y 486 y también la utilizaron los primeros Pentium que aparecieron en 1994. Este tipo de memorias se presentaba en módulos SIMM (Single In-line Memory Modulo) de 30 contactos, utilizando un bus de datos de 8 bits. Esto implicaba que un banco de memoria debía estar compuesto por cuatro módulos para completar el bus de 32 bits del sistema utilizado en los 386 y 486. También se encuentra en módulos de 72 contactos (32 bits) para las últimas placas 486 y las placas para Pentium. En este caso, los bancos de memoria constaban de un único módulo en los sistemas 486 con bus de datos de 32 bits y de dos módulos para completar la longitud del bus externo de datos del Pentium que es de 64 bits. También se usó en las tarjetas gráficas, aunque existe un tipo con doble puerto, llamada VRAM, más específico para este tipo de tarjetas y que veremos más adelante. Su nombre viene de las siglas correspondientes a Fast Page Mode RAM (RAM con modo de paginación rápida), ya que incorporan un sistema de paginación que incrementa considerablemente la velocidad Ilustración 3.3. Módulos SIMM de memoria FPM de lectura o escritura al RAM. considerar que el siguiente dato estará posiblemente en la misma columna o fila que el anteriormente leído o escrito. La primera vez que se accede a una fila, el controlador de memoria deberá descomponerla en la fila y columna donde se encuentra el dato, pasar estos datos a la memoria y validarlos. Si el siguiente dato se encuentra en la misma fila, no será necesario acceder a la matriz para validar la fila, puesto que ya está activa y, por tanto, nos ahorraremos ese tiempo en la lectura o escritura del dato. Con el resto de datos sucederá lo mismo, pero si el dato cambia de fila, entonces se deberá comenzar el proceso de cálculo de fila y validación en la matriz. Como consecuencia, si los datos que se desean leer o escribir se encuentran en una misma fila, la transferencia se agiliza considerablemente, pero si se encuentran en distintas filas, las memorias FPM se comportan de forma tradicional. Normalmente se leen o escriben paquetes de 4 datos denominados ráfagas (Burst), siendo el número de ciclos de lectura o escritura de cada dato que forman la ráfaga distintos. El ideal sería una memoria con los cuatro tiempos iguales a “1”, que se denominaría 1-1-1-1, pero lo normal es que se produzcan tiempos de espera entre datos y salgan combinaciones del estilo 43-3-2 o similares; esto significa que utiliza 3 ciclos de espera para el primer dato, 2 ciclos de espera para el segundo y tercer dato y 1 ciclo en el último. En

el caso de las memorias FPM, la ráfaga más favorable es la 5-3-3-3, es decir, una ráfaga que utiliza 14 ciclos de reloj para enviar 4 datos, o lo que es lo mismo, una media de 3,5 ciclos de reloj por dato. Pues bien, si utilizamos un bus de 66 MHz, tendremos que cada ciclo de reloj es de 1/66 106=15 ns, por tanto, 3,5 ciclos de reloj tienen una duración de unos 52 ns, lo que implica que deberemos utilizar memorias rápidas de al menos 50 ns para que el funcionamiento sea lo más estable posible. En sistemas con buses de 33 MHz, basta utilizar memorias de 70 ns. En la realidad, se han estado utilizando memorias de 60 ns en buses de 66 MHz, esto suponía simplemente un descenso del rendimiento teórico, puesto que las ráfagas se fijaban a valores superiores al máximo teórico de 5-3-3-3. 3.2.6.2 EDO RAM. La memorias EDO (Extended Data Output) constituyen una mejora respecto a las anteriores y tratan de suplir el problema que tenían las FPM durante los tiempos de espera, es decir, ¿qué hacía el microprocesador durante los tiempos de espera en la lectura o escritura de un dato?, pues bien, la respuesta es muy simple, nada. Estas memorias se presentan en módulos SIMM de 72 contactos (32 bits) y en módulos DIMM (Dual In-line Memory Modules) de 168 contactos (64 bits), en este último caso los bancos están constituidos por un único módulo DIMM. Las memorias EDO utilizan la técnica pipeline para agilizar los procesos de transferencia de datos, es decir, mientras aun se está leyendo el último dato ya se está preparando el siguiente, utilizándose así los tiempos de espera para algo Ilustración 3.4. Módulos de memoria EDO RAM. más que no hacer nada. Esta mejora se realiza mediante un nuevo buffer de salida que almacena el dato al que se acaba de acceder, de este modo, el sistema puede ir buscando el siguiente dato aunque no se haya leído aun el anterior. Con esta técnica se mejora el esquema de la ráfaga que puede llegar a ser 5-2-2-2, bastante mejor que la utilizada por las memorias FPM, aunque no mejoran el tiempo del primer acceso. Este modo de funcionamiento se denomina Extended Data Output, de donde reciben estas memorias el nombre EDO RAM. Su constitución interna es básicamente igual que el de las memorias FPM con una mínima circuitería adicional. 3.2.6.3 BEDO. La memoria BEDO (Burst Extended Data Output) fue diseñada originalmente para el conjunto de chipsets de Intel 82430HX para soportar mayores velocidades de BUS. La diferencia fundamental respecto a la anterior es que es

capaz de transferir datos a la velocidad del reloj, pero no de forma continua, sino a ráfagas (burst). 3.2.6.4 SDRAM. Las memorias SDRAM (Synchronous RAM), o DRAM síncronas, se comenzaron a utilizar con los Pentium II con arquitectura de bus de 100 MHz, dada la imposibilidad de las memorias EDO RAM de llegar a trabajar a estas frecuencias. Se presentan únicamente en módulos DIMM de 168 contactos (64 bits). Como su nombre indica, esta memoria debe funcionar de forma síncrona (a la misma velocidad) con el bus al que se conecta, por lo que requieren ser memorias muy rápidas. Ilustración 3.5. Módulo de memoria SDRAM. Para un bus de 100MHz, las memorias tienen que ser de 1/100MHz = 10 ns. Por tanto, en las placas que permiten configurar la velocidad del bus del sistema, podremos hacer trabajar a la memoria SDRAM a 66, 100 o 133 MHZ, aunque deberemos asegurarnos de que la SDRAM sea capaz de soportar dicha velocidad. Actualmente se utilizan varias técnicas para que estas memorias optimicen el tiempo de acceso a los datos sin tener que modificar la estructura de la matriz de datos que caracteriza a las memorias DRAM. Estas técnicas son: •

Latencia CAS (Column Access Strobe) programable: Permite programar (por medio de la BIOS) esta característica para que se adapte de la mejor forma posible al sistema en el que se ha implantado la memoria. Los módulos actuales suelen implementar la función denominada SPD (Serial Presence Detect, detección de presencia serie,) que permite a la BIOS detectar automáticamente la latencia CAS optima y configurarla.

•

Sincronización: Permite que sea el reloj del sistema quien controle la transferencia de datos, simplificando así el número de señales implicadas en las transferencias, tanto de control como de direcciones, lo que permite aumentar la frecuencia de trabajo del dispositivo.

•

Pipeline: Permite buscar un dato mientras que el anterior se está procesando.

•

Utilización de bancos independientes: Consiste en dividir las matrices en dos o cuatro, de forma que, mientras se utiliza una se pueda estar preparando un dato en otra.

•

Burst: En estas memorias se puede programar la longitud de la ráfaga (burst) mediante un registro que se configura en la BIOS del sistema. También se puede programar el tipo de ráfaga utilizada entre lineal (todos los datos de la ráfaga son consecutivos) o interpolado (los datos pueden estar salteados).

Se han comercializado con los nombres PC66, PC100 y PC133 según estén diseñadas para un bus de 66 MHz, 100MHz o 133 MHz respectivamente. La memoria SDRAM, bien sean PC66, PC100 o PC133, tiene un ancho de bus de datos igual a 64 bits, lo que significa que en cada ciclo de reloj (cada Hz) envía 64 bits = 8 bytes. De esta forma, su capacidad de transferencia de datos teórica (es decir, su velocidad útil teórica) será: PC66: 8 bytes/ciclo x 66 MHz = 533 MB/s PC100: 8 bytes/ciclo x 100 MHz = 800 MB/s = 0,8 GB/s PC133: 8 bytes/ciclo x 133 MHz = 1066 MB/s = 1,06 GB/s 3.2.6.5

DDR y DDR2 SDRAM.

Las memoria DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) o SDRAM de doble velocidad de datos permiten la sincronización de la transferencia de datos, tanto en el flanco de subida del ciclo de reloj del sistema, como en el flanco de bajada. De esta forma se divide por dos el tiempo de acceso, o lo que es lo mismo, se multiplica por dos la velocidad de transferencia de datos, de igual forma se multiplica por dos el ancho de banda teórico.

Ilustración 3.6. Comparativa de los cronogramas de una memoria SDRAM y una memoria DDR SDRAM.

Se presenta en módulos DIMM con las mismas dimensiones que los de las memorias SDRAM, pero en este caso con 184 contactos y tiene una única muesca en lugar de las dos muescas de las SDRAM. En la denominación de las memorias DDR, en lugar de su frecuencia se indica su ancho de banda, de forma que una memoria de 200 MHZ y 64 bits, cuyo ancho de banda es 200 MHz x 2 x 8 Bytes = 3200 MB/s, se denomina

PC3200, en lugar de PC200 como sucedía con las SDRAM. También se denomina DDR400, aunque esta denominación no es tan corriente como PC3200.

Ilustración 3.7. Módulo de memoria DDR SDRAM de 512 MB y 400 MHz – PC3200.

Las memorias DDR2 son la evolución lógica de las memorias DDR que ya se están quedando lentas y obsoletas para las nuevas placas y micros actuales. Entre las diferencias más destacables de estas memorias respecto a sus predecesoras DDR podemos citar las siguientes: ¾ Tensión de alimentación: DDR = 2,5 voltios, DDR2 = 1,8 voltios. ¾ Módulo DIMM: DDR = 184 contactos, DDR2 = 240 contactos. No son compatibles entre sí. ¾ Latencia CAS: DDR = 2, 2,5 y 3 DDR2 = 3, 4 y 5. Este parámetro es superior en las DDR2 que en las DDR. ¾ Frecuencias de memoria superiores a 600 MHz y anchos de banda superiores a 5 GB/ s en memorias de canal simple y 10 MB/s en memorias de canal doble. Pueden trabajar en placas madre con chipset o microprocesadores que implementen un controlador de memoria de doble canal de datos para la memoria, esto quiere decir, que puede manejar al tiempo dos bancos distintos de memoria emparejándolas como si de un banco de doble capacidad y doble velocidad se tratara, aunque esto último, doble velocidad, no es del todo cierto.

Ilustración 3.8. Módulo de memoria DDR2 SDRAM de 512 MB y 675 MHz – PC5400.

3.2.6.6

RDRAM.

Este tipo de memorias, denominadas también Direct Rambus DRAM, por ser Rambus el fabricante y principal desarrollador, incorporan buses de datos muy pequeños para poder alcanzar altísimas velocidades de

transferencia que superan los 533 MHz, con picos de transferencia de 1,6GB/s en ráfagas de 2 ns.

Ilustración 3.9. Módulos de memoria RDRAM.

La Rambus tiene un bus de datos más estrecho, de sólo 16 bits = 2 bytes, pero funciona a velocidades mucho mayores, de 300, 356 y 400 MHz. Además, es capaz de aprovechar cada señal doblemente, de forma que en cada ciclo de reloj envía 4 bytes en lugar de 2. Debido a este doble aprovechamiento de la señal, se dice que la Rambus funciona a 600, 712 y 800 MHz "virtuales" o "equivalentes". Y por motivos comerciales, se la denomina PC600, PC700 y PC800. Por todo ello, su capacidad de transferencia es: Rambus PC600: 2 x 2 bytes/ciclo x 300 MHz = 1,2 GB/s Rambus PC700: 2 x 2 bytes/ciclo x 356 MHz = 1,42 GB/s Rambus PC800: 2 x 2 bytes/ciclo x 400 MHz = 1,6 GB/s

Como los procesadores actuales tienen un bus externo de datos de 64 bits o 128 bits, deberemos utilizar varios módulos RDRAM para cubrir todas las líneas de datos, multiplicando así la velocidad de transferencia por el número de chips implementados; por ejemplo, si utilizamos 4 módulos RDRAM de 400MHZ (1,6GB/s) y 16 bits para cubrir la memoria de un Pentium IV de 64 bits de bus de datos externo, el ancho de banda máximo efectivo sería de 4 X 1,6 GB/s = 6,4 GB/s equivalente a una memoria DDR SDRAM PC6400.

3.2.7 SRAM. Las memorias SRAM o RAM estáticas (Statics RAM) tienen tiempos de acceso muy pequeño, inferior a los 10 ns y no necesitan refresco, sin embargo, su precio es muy alto en relación con las memorias DRAM. Este tipo de memorias se utiliza normalmente como memoria Caché del sistema, tanto de nivel 1 como de nivel 2, ya que la memoria caché suele tener un tamaño inferior a 1 MB de memoria. Al igual que con las memorias DRAM, podremos encontrar memorias SRAM síncronas, burst o pipeline, que mejoran las características técnicas de

la memoria SRAM básica. Todas estas técnicas son imprescindibles para una buena memoria caché en los sistemas actuales. o Asynchronous Static RAM (Async SRAM): La antigua caché de los 386, 486 y primeros Pentium, más rápida que la DRAM, pero que provoca igualmente estados de espera en el procesador. Su velocidad es de 20 ns, 15 ns y 12 ns. o Synchronous Burst Static RAM (Sync SRAM): Es la mejor para un bus de 66MHz y puede sincronizar la velocidad de la caché con la del procesador. Su velocidad es de 8.5 ns a 12 ns. o Pipelined Burst Static RAM (PB SRAM): Funciona de manera continuada sincronizada con el procesador a velocidades de hasta 133 MHz. Tarda un poco más en cargar los datos que la anterior, pero una vez cargados, el procesador puede acceder a ellos con más rapidez. Su velocidad es de 4.5 ns a 8 ns.

3.2.8 Tag RAM. Esta memoria, a diferencia de las DRAM, no almacenan datos, sino direcciones. Concretamente almacenan las direcciones de los datos, de la DRAM, que ya están almacenados en la memoria caché. De este modo, cuando el microprocesador va a buscar un dato, comprueba la dirección en la Tag RAM, si se encuentra allí, va directamente a la caché a buscarlo y en caso contrario se dirige a la DRAM. Cuando se habla de Cacheable Memory en las placas actuales, nos referimos a la cantidad de memoria principal susceptible de ser cacheada o, lo que es lo mismo, con posibilidad de ser almacenada en la caché, por tanto, una placa que contenga un chipset con capacidad de “cachear” 64 MB no verá incrementado prácticamente su rendimiento si se le incorporan más de estos 64 MB de memoria principal. Esto es lo que sucede con el chipset 430TX, que no permite utilizar con la caché más de 64 MB, sin embargo el 430 Hx sí lo permite.

3.2.9 VRAM. La memoria VRAM o RAM de vídeo es la utilizada por las tarjetas gráficas para escribir en ellas la información que se visualiza en el monitor. La tarjeta de vídeo o tarjeta gráfica es un periférico de los denominados memory mapped, es decir, el procesador escribe en una determinada zona de memoria y la tarjeta de video lee esos datos en la misma zona de memoria. Por tanto, se

puede producir el caso en el que el procesador y tarjeta de vídeo intenten acceder a la memoria de vídeo al mismo tiempo. Por este motivo, las memorias VRAM se diseñan con un doble puerto o doble acceso que permite al controlador de vídeo y al procesador acceder al mismo tiempo a la memoria.

Ilustración 3.10. Vista de los chips de memoria VRAM en una tarjeta de vídeo.

Esta memoria suele venir incorporada en la controladora de vídeo y en la mayoría de los casos es ampliable. En las tarjetas de vídeo antiguas, que no soportaban texturas ni gráficos en 3D, la ampliación suele realizarse mediante chips de memoria que se insertan en los zócalos que llevan las controladoras, en las actuales placas, la ampliación se realiza mediante módulos especiales que se insertan en unas ranuras o slots de la tarjeta controladora.

3.3 Módulos SIMM Y DIMM. Es el nombre que reciben los circuitos impresos o tarjetas de memoria en forma de plaquitas alargadas en las que se distribuyen o montan los chips de memoria. Estas plaquitas disponen de una hilera de conexiones que se acoplan al ordenador a través de los slots de memoria correspondientes. Se caracterizan por el número de conexiones, bits que pueden leer o escribir en una única operación de lectura o escritura y su tensión de funcionamiento. •

SIMM: Single In-line Memory Module, son módulos cuyas conexiones con el zócalo aparecen únicamente en un lado de la placa de circuito impreso que compone el módulo o, en algunos casos, también se podrían considerar SIMM los módulos que tienen conexiones a ambos lados, en los cuales, las conexiones de un lado son una réplica de los existentes en el otro lado de la placa de circuito impreso para asegurar así él contacto de los terminales. Aparecieron con las placas madre de los primeros 80286 y 80386, siendo estos módulos SIMM de 30 contactos y se mantuvieron hasta las placas madre de los Pentium MMX

y K6- 2 de AMD en los módulos SIMM de 72 contactos. Los módulos de 30 contactos miden 8,5 cm y tienen un bus de datos de 8 bits, por lo que en un 386 o 486 que tiene un bus de datos de 32 bits hay que colocarlos en grupos de 4 módulos denominados bancos, siendo muy importante que todos los módulos de un mismo banco sean idénticos. Los SIMMs de 72 contactos miden 10,5 cm, son algo más modernos, pero tuvieron una vida corta ya que pronto fueron desplazados por los módulos DIMM. Tienen un bus de datos de 32 bits, por lo que se usan de 1 en 1 en los 486 y en bancos de 2 módulos iguales en las placas madre para Pentium MMX y K6- 2 de AMD, ya que su bus de datos es el doble (64 bits). Tanto en un caso como en el otro, los zócalos suelen ser de color blanco

Ilustración 3.11. Módulos SIMM de 30 y 72 contactos. •

DIMM: Dual In-line Memory Module Son más alargados, de 13 cm, con múltiples configuraciones en cuanto al número de contactos, entre las cuales se encuentran 168, 184, 214 y 240 contactos, que se distribuyen uniformemente en la parte inferior del módulo, a ambos lados del circuito impreso. Son de 64 bits y 128 bits, por lo que se montan independientemente en los zócalos de la placa madre, salvo que la placa madre disponga de un bus de doble canal, en cuyo caso se montarían por parejas de módulos idénticos. Se fabrican módulos para voltaje estándar (5 voltios) o reducido desde 3.3 hasta 1,8voltios, por lo que debemos tener muy claro este dato antes de sustituir o incluir un módulo nuevo en una placa madre. Los zócalos utilizados para estos módulos son generalmente negros.

Ilustración 3.12. Módulos SIMM de 184 y 240 contactos.

Los módulos de memoria tienen la ventaja de que son extraíbles y fácilmente intercambiables, permitiendo las actualizaciones y ampliaciones necesarias en los sistemas. Generalmente tienen algún sistema de guía y

enclavamiento mecánico que asegura la correcta posición de los contactos eléctricos, así como la fijación adecuada quedando inmovilizados y evitando de esta forma que se salgan fácilmente de su posición.

3.4 Memorias caché. La memoria caché es una memoria ultra rápida de pequeño tamaño que se sitúa entre la memoria RAM del sistema y el microprocesador, de forma que en ella se almacenan los datos o código de programa que va a utilizar el microprocesador en cada momento. Un circuito electrónico con un algoritmo muy complicado denominado controlador caché es el encargado de intuir en cada momento los datos que con más probabilidad utilizará el microprocesador, extrayéndolos de la memoria RAM del sistema y llevándolos a la memoria caché antes de que el procesador los requiera. Cuando los datos de la caché quedan obsoletos, el controlador caché debe retirarlos para dejar espacio a otros nuevos y así poder repetir el proceso indefinidamente. La memoria caché se construye con memoria estática, en lugar de dinámica, con tiempos de acceso inferiores a 1 ns. Si esta memoria se incorpora dentro del microprocesador podremos hacerla trabajar a la velocidad del núcleo de la CPU, que funciona mucho más rápido que los buses externos y, por tanto, el éxito está asegurado. Para una gestión eficiente de la memoria Caché hace falta un buen controlador, que sea capaz de intuir en cada momento la información, tanto de datos como de código, que el procesador va a necesitar. Para ello, los diseñadores de microprocesadores y placas madre invierten muchos esfuerzos en el desarrollo de estos circuitos de control que van, por una parte, integrados en el procesador (caché L1 y L2) y por otra en el chipset de la placa madre (L2 y L3). De la eficiencia de estos controladores depende en gran medida la eficiencia del sistema. Debemos tener en cuenta que la relación entre el tamaño de la memoria caché y el aumento de eficiencia del sistema no es lineal y llega un momento en el que el aumento de memoria caché apenas supone incremento en la eficiencia del sistema. Por este motivo se recurre a escalar la memoria caché, creando niveles que se acoplan en cascada de forma que van aumentando su tamaño según se van separando del núcleo de la CPU. Así podremos hablar de los siguientes tipos de memoria Caché. Caché L1. Se denomina así a la memoria caché que se integra en el microprocesador, por lo que su velocidad es la misma que la del núcleo del procesador y su amplitud de datos puede ser de 64 y 128 bits. La dimensión de esta memoria es muy reducida y oscila entre los 16KB y 64KB (mitad código y mitad datos), salvo en los microprocesadores utilizados en equipos servidores que utilizan hasta 1 o 2 MB de caché L1.

Caché L2. Esta caché en principio esta fuera del microprocesador, aunque son muchos los modelos de procesadores que también la incluyen en su interior o en la misma placa donde va montado el microprocesador (Slot 1 y Slot A), formando un bus de alta velocidad, entre la placa y el micro. A esta arquitectura se la denomina Bus Dual Independiente (Dual Independent Bus) y consiste en un bus caché L2 de alta velocidad más un bus del sistema con anticipación que hace posible múltiples transacciones simultáneas. En los procesadores y placas madre actuales, el tamaño de la memoria caché L2 viene a ser de 256 MB a 2 MB.

Ilustración 3.13. Módulos de memoria caché montados en lplaca madre.

La caché de nivel 1 no es ampliable, puesto que se encuentra en el interior del chip del procesador, pero la caché de nivel 2, en muchas placas madre sí lo es y se realiza por medio de chips que se insertan en los correspondientes zócalos de la placa base (placas antiguas), o en módulos de ampliación similares a los SIMM que se insertan en una ranura o slot de la placa madre destinado a tal efecto.

Ilustración 3.14. Detalle de un módulo de memoria caché insertado en su slot correspondiente

Caché L3. Como se comentó anteriormente, algunos microprocesadores como el Intel Xeon integran la caché L2 en su interior, por lo que la caché que se incluye en la placa madre pasa a denominarse caché L3. En este caso, el tamaño de la memoria caché L3 alcanza hasta los 4 MB.

3.5 Instalación de un módulo de memoria. La instalación o sustitución de un módulo de memoria es muy sencilla y no precisa apenas de configuración ni en el sistema ni en la BIOS. Los pasos a seguir serían los siguientes: 1. Abrir el equipo y localizar los zócalos de memoria. Lo primero será abrir las tapas de la unidad central y descubrir los módulos de memoria de forma que nos permita manipularlos con comodidad. En algunos casos deberemos desmontar la fuente de alimentación y en otros casos, incluso liberar la chapa que sujeta la placa madre para poder acceder cómodamente a ellos. Si desconectamos algún cable de alimentación o datos es conveniente anotar en un papel su localización. 2. Identificar el tipo de memoria que utiliza la placa madre: Es muy importante identificar correctamente el tipo de memoria que utiliza la placa madre, que en algunos casos puede soportar hasta dos tipos distintos. Para ello, lo mejor será acudir al manual de la placa madre, que podremos buscar en Internet, salvo que la placa sea muy antigua. De no encontrar el manual podremos utilizar la memoria que ya está instalada en el ordenador para extraer este dato o, en último caso, lo compararemos con los datos estudiados en este tema. 3. Identificar la tensión de alimentación (en el supuesto que se trate de un tipo de memoria que se fabrique con varios niveles de tensión de alimentación distintos): Este es el caso de las placas madre que utilizan memorias EDO y SDRAM antiguos. Para averiguar este dato, deberemos acudir al manual o a los datos serigrafiados en la memoria ya instalada en el ordenador si se trata de una ampliación o sustitución. 4. Identificar la frecuencia que admite la placa madre y, en el caso de ampliación, la frecuencia a la que trabajan los otros módulos ya instalados en el ordenador, ya que, para un rendimiento optimo, todos los módulos de la memoria debería ser idénticos o en su defecto, lo más parecidos posible en cuanto a características eléctricas. Por ejemplo, en una placa que soporte PC133 no convendría mezclar un módulo PC100 con otro PC133. 5. Identificar la latencia CAS: Aunque no es imprescindible, si es una ampliación de memoria y se utiliza una placa madre moderna, es conveniente identificar la latencia CAS de la memoria ya instalada de forma que compremos un módulo con idéntica latencia. Este parámetro lo ajustaremos en la BIOS para un funcionamiento óptimo.

Si implementa la función SPD no será necesaria la programación de la Bios, pero sí que las dos memorias sean idénticas en este sentido. 6. Comprar el módulo o módulos de memoria: Una vez identificados los datos anteriores compraremos el módulo o módulos necesarios buscando el módulo más parecido al nuestro. Si no conseguimos un módulo idéntico es conveniente acordar con el vendedor la posibilidad de cambio en el caso de que el módulo comprado no funcione en nuestro sistema, cosa muy habitual en memorias antiguas. Siempre será una garantía comprar memorias de marcas conocidas con las correspondientes etiquetas y sellos del fabricante. Si se trata de una ampliación de módulos antiguos ya descatalogados, es conveniente que comparéis precios en varios distribuidores, puesto que las diferencias en estos casos puede ser de hasta el doble. En todo caso, deberemos evaluar la rentabilidad de la ampliación. 7. Desmontaje de los módulos antiguos: Si se trata de sustituir un módulo por otro, lo primero será desmontar el módulo viejo, para ello, lo primero que deberemos hacer es localizar visualmente los puntos de anclaje de la memoria que son diferentes según el módulo en cuestión. Una vez localizados los puntos de anclaje los liberaremos con mucho cuidado de no romperlos (en cuyo caso ya no podríamos colocar el módulo nuevo) y lo extraeremos cogiendo el módulo lateralmente sin tocar las superficies metálicas del módulo. Como siempre, sería conveniente utilizar una pulsera antiestática conectada a una toma tierra o a la masa del equipo.

Ilustración 3.15. Vista de los anclajes de distintos zócalos de memoria

8. Montaje de los módulos nuevos: La instalación del módulo nuevo viene a ser la inversa del desmontaje, lo importante es examinar el funcionamiento de los puntos de anclaje y el ángulo de inserción del módulo o, en su caso, si dispone de un carril, deberemos fijarnos bien en él a la hora de insertar el módulo para que entre perfectamente. Una vez estudiado el zócalo, procederemos a su inserción y anclaje que se realizará de forma distinta según sea el caso: a. Módulos SIMM y DIMM de 30 y 72 contactos: En este caso, el módulo se introduce con un ángulo de inclinación de unos 45 a 60 grados presionando hasta que los contactos se inserten perfectamente en la ranura del zócalo. Una vez insertado en la ranura se procede a poner vertical el módulo, fijándolo a los anclajes laterales del zócalo. Para un anclaje perfecto deberemos escuchar un chasquido que efectúa el anclaje al sujetarse al módulo. b. Resto de módulos SIMM y DIMM: El resto de módulos se insertan en zócalos similares que disponen de un carril en el lateral que facilita la inserción en el zócalo. Una vez alojado en el carril, se presionará en los dos extremos del módulo hasta que notemos un chasquido que indica que el anclaje lateral ha

encajado en el módulo. En este caso, comprobaremos visualmente que los anclajes se han acoplado verticalmente al módulo, presionando sobre unas muescas del módulo hechas a tal efecto. También podremos comprobar, mediante tracción ligera, que el módulo no se suelta del zócalo. 9. Configuración de la BIOS: En general no hay que realizar ninguna configuración de la BIOS para que el chip recién instalado funcione, sólo en algunas placas antiguas anteriores al Pentium era necesario entrar en la BIOS para que la reconociese y, sin modificar nada, volver a salir de ella. Por tanto, una vez colocado el módulo y tras asegurarnos que está todo en orden, arrancaremos el ordenador y comprobaremos que en la secuencia de inicio del sistema, se reconoce la nueva memoria y que posteriormente se inicia bien el sistema operativo. Si se inicia bien el sistema y no se vuelve inestable el ordenador, en principio no tendremos mas que hacer. Si conocemos el valor de la latencia CAS de la memoria, podremos acceder a la BIOS y, tras anotar el valor que trae por defecto la bios, lo configuraremos a dicho valor. Una vez configurado comprobaremos la estabilidad del sistema, si este permanece estable lo dejaremos así, en caso contrario acudiremos de nuevo a la BIOS para aumentar el valor de latencia CAS.

3.5.1 Averías producidas en las memorias En general las memorias son elementos bastante robustos que no se deterioran fácilmente en su montaje y que soportan bastante bien el paso del tiempo, con lo cual, si no tienen defectos de fabricación y están bien ventilados en la caja, pueden durar muchos años sin deteriorarse. Sin embargo, durante el montaje pueden producirse problemas de funcionamiento que podríamos resumir en los siguientes: ¾ Tras montar la memoria el sistema no funciona. Las causas pueden ser las siguiente: o El módulo es nuevo, se ha montado en un sistema nuevo y el sistema no arranca: En este caso la posible avería es que no se ha insertado correctamente, por lo que sería conveniente comprobar su colocación y anclaje presionando fuertemente el módulo. o El módulo es nuevo y se ha montado en un sistema nuevo, el sistema arranca, pero se vuelve inestable y se cuelga mucho. En este caso puede ser un problema de temperatura del módulo, por lo que puede que esté defectuoso

o que la alimentación del zócalo sea superior a la que soporta el módulo. En este último caso, si la placa permite ajustar la alimentación del módulo, será conveniente reducirla hasta que el sistema se haga estable. Si el problema persiste, es conveniente cambiar la memoria por otra. o El módulo se ha insertado junto a otro antiguo y el sistema no arranca. En este caso, tras comprobar que está correctamente insertado en el zócalo, la posible avería puede ser la incompatibilidad con el módulo antiguo. Deberemos entonces probar con otro módulo que sea lo más idéntico posible al antiguo. o El módulo se ha insertado junto a otro antiguo y el sistema se ha vuelto inestable: En este caso la posible avería puede ser la incompatibilidad con el módulo antiguo. Deberemos entonces probar con otro módulo que sea lo más idéntico al antiguo. Si con el módulo antiguo funcionaba bien, no es conviene modificar la tensión de alimentación de la memoria (si la placa lo permite), puesto que es posible que el módulo antiguo no soporte dicha variación. o El sistema funcionaba correctamente y, de repente, el sistema se vuelve inestable: Son muchos los factores que pueden producir esta avería:

Sistema operativo corrupto o con virus.

Mala configuración de la BIOS.

Microprocesador defectuoso o con refrigeración precaria.

Chipset de la placa madre defectuoso.

Defecto en alguna de las tarjetas conectadas en los slots de la placa madre.

Memoria defectuosa.

Por tanto, los pasos a seguir para aislar el problema serán: Descartar un problema con el sistema operativo, reinstalándolo y eliminando cualquier virus que pueda tener el sistema.

También probaremos a configurar la BIOS con las opciones por defecto, aunque si antes funcionaba bien

con la configuración actual de la BIOS no hay por qué suponer que este pueda ser el problema.

Una vez hecho esto, si el problema persiste, deberemos utilizar un programa de diagnóstico que fuerce al sistema a fallar para detectar dónde está realmente el error.

Si no disponemos de este tipo de programas, lo primero será comprobar que el radiador del microprocesador está bien acoplado al microprocesador y que funciona correctamente.

Posteriormente quitaremos todas las tarjetas conectadas en los slots de la placa madre menos la tarjeta gráfica, salvo que la placa madre disponga de una tarjeta gráfica, en cuyo caso también la quitaremos.

Si el problema persiste, el siguiente paso será cambiar la memoria y probar de nuevo la estabilidad del sistema.

Si el problema no se resuelve, el siguiente paso será probar con un procesador nuevo.

En último lugar, procederemos a cambiar la placa madre.

4 Dispositivos de almacenamiento de datos 4.1 Discos Flexibles 4.1.1 Principio de funcionamiento 4.1.1.1

Principios físicos

El principio de funcionamiento es el mismo que el utilizado en las cintas de audio y vídeo. Se utiliza un material que servirá de substrato base con las propiedades mecánicas de rigidez, flexibilidad, resistencia a la tracción, etc. deseadas. Puede ser algún tipo de plástico para los casos de cintas de audio, vídeo y para los discos flexibles.

Ilustración 4.1. Disquetera de 3 ½’’ sin la tapa superior

Sobre este substrato se deposita y adhiere una capa muy fina de material ferromagnético en forma de filamentos muy finos que serán los que guarden la información en forma de magnetismo remanente. Este tipo de dispositivos necesita para leer y escribir la información de una cabeza magnética. En las operaciones de escritura esta cabeza magnética es regida por una pequeña corriente eléctrica con la información que se desea grabar. Se sitúa la cabeza en contacto a la superficie magnética del soporte, y el paso de la corriente eléctrica por el solenoide genera un campo magnético capaz de imantar las partículas magnéticas que se encuentren en la proximidad de la cabeza. En las operaciones de lectura, la cabeza será sensible a los campos magnéticos remanentes que se han grabado en el soporte, generando una pequeña corriente eléctrica que tras una adecuada amplificación se utilizará para restaurar la información que previamente se guardó en la operación de escritura. Una vez finalizada la operación de lectura los filamentos magnéticos influidos por la cabeza guardarán un campo magnético residual que se utilizará para recuperar la información en las operaciones de lectura. En las operaciones de lectura estos campos magnéticos se traducen como niveles

lógicos, o lo que denominamos generalmente bits, por los circuitos electrónicos que incorporan estos dispositivos. Todos estos procesos se basan en los siguientes principios físicos electromagnéticos: a) Al circular una corriente eléctrica por un conductor, genera a su alrededor un campo magnético proporcional a dicha corriente, y perpendicular al conductor. b) Al situar un conductor en el seno de un campo magnético variable, se induce una corriente en dicho conductor proporcional a la variación de dicho campo magnético. El primer principio es el que siguen las operaciones de escritura, basta situar la cabeza en el lugar del soporte deseado y se producirá la escritura. El segundo principio es el que siguen las operaciones de lectura, en este caso no basta sólo con situar la cabeza encima del lugar de lectura elegido, sino que es necesario que exista un movimiento constante durante esa operación, ya que en caso contrario no habrá variación de flujo magnético aunque la imantación remanente sea muy fuerte, la cabeza captará un campo magnético constante incapaz de generar ninguna corriente. Para hacer más eficiente el sistema de escritura, sólo se modifica la orientación magnética de las partículas a las que corresponde un 1, dejando sin modificación las que deben almacenar un 0. Previamente a la escritura se habrán orientado todas las partículas en una misma dirección, es decir se habrán puesto a cero (Formateo de un disco). De todo lo explicado, se deduce que para poder escribir o grabar un dato deberá haber un movimiento relativo del soporte respecto de la cabeza por dos motivos: a) Hay que situar la cabeza en el lugar adecuado. b) Hay que realizar las operaciones de lectura durante un movimiento constante. En los casos de las grabadoras/reproductoras de audio y vídeo, el procedimiento que se ha seguido es simplemente mover el soporte (la cinta) manteniendo la cabeza fija en su posición. En el caso de las cabezas de audio esto es estrictamente cierto, en el caso de las cabezas de vídeo, además se produce un movimiento de la cabeza de forma transversal o helicoidal a la dirección de la cinta. En el caso de los discos flexibles, el soporte magnético (disco) realiza un movimiento de rotación sobre su propio eje, mientras que la cabeza magnética se desliza transversalmente por la superficie del disco. De este modo, la combinación de ambos movimientos, permite realizar una primera distribución de la información en el soporte a base de pistas concéntricas ( a diferencia de lo que sucede en un disco de vinilo o CD, en los cuales la información se

encuentra en una única pista (en forma de espiral) que envuelve toda la superficie del disco). Cada paso de la cabeza supondrá la lectura o escritura en una nueva pista, por tanto, el tamaño de la cabeza de lectura/escritura determinará el número de pistas máximas en un soporte determinado. A menor tamaño de la cabeza, mayor será el número de pistas que se puedan generar y por tanto, también será mayor la información que podrá grabarse en dicho soporte. 4.1.1.2

Posicionamiento de la cabeza

Vista la necesidad del movimiento de la cabeza para alejarse o acercarse al eje del disco, se ha solucionado con el mismo procedimiento que el utilizado con los discos de vinilo, es decir con un brazo móvil que sujeta la cabeza. La diferencia estriba en que en el disco de vinilo, el brazo realiza un desplazamiento siempre tangencial a la pista leída y en los discos flexibles, el desplazamiento es siempre perpendicular a las mismas. Dicho brazo es dirigido por los circuitos electrónicos de la unidad de lectura/escritura, y utiliza motores “paso a paso” para el posicionamiento en la pista deseada.

Ilustración 4.2. Arrastre de la cabeza

4.1.1.3

Distancia entre la cabeza y el soporte magnético

En un disco flexible, la velocidad es relativamente baja, la cabeza grande y robusta y la superficie del disco de un material plástico, por tanto, en este caso, la cabeza de lectura escritura se apoya directamente sobre la superficie del disco, aunque esto provoca que la vida útil de un disco sea más bien corta y el desgaste de las cabezas grandes si se utiliza con mucha asiduidad. Ilustración 4.3. Detalles de la mecánica de una disquetera

4.1.1.4

Estructura física: pistas y sectores

Como se comentó anteriormente, la superficie del disco se distribuye en pistas concéntricas que son recorridas por la cabeza de lectura/escritura, pero esta no es la única división que se realiza, cada pista es dividida a su vez en sectores, donde realmente se almacena la información. Todas las pistas tienen la misma cantidad de sectores y todos los sectores almacenan la misma cantidad de datos, 512 bytes. Si tenemos en cuenta que las pistas interiores son más pequeñas que las exteriores, es fácil deducir, que en las pistas interiores la información estará más agrupada que en las exteriores y por tanto hay más posibilidad de error. 4.1.1.5

Tamaño del disco flexible y capacidad

Actualmente los discos flexibles utilizados tienen un tamaño de 3 ½”, pero los antecesores de estos tenían un tamaño de 5 ¼”. A continuación se muestra una tabla con las capacidades y tamaño de los discos que se pueden encontrar. Capacidad Tamaño Pistas Sectores/pista Sectores /disco 360KB 5 ¼” 40 9 720 1,2MB 5 ¼” 80 15 2400 720KB (DD) 3 ½” 80 9 1440 1,44MB (HD) 3 ½” 80 18 2880 2,88MB (ED) 3 ½” 80 36 5760 Tabla 4-1 Distintos formatos de Discos Flexibles

DD: Doble densidad. HD: Alta densidad. ED: Densidad mejorad.

La velocidad de transferencia actual de un disco flexible de 1,44MB viene a ser de unos 500Kbits/segundo. Para calcular la capacidad de un disco flexible se utiliza la siguiente fórmula: “Capacidad = 2 caras x Número de pistas x Número de sectores por pista x 512 bytes por sector”.

4.1.2 Estructura lógica de un disco flexible Cuando compramos un disco flexible, el fabricante normalmente se ha encargado de dar un primer formato al disco pero, en el caso de los discos más baratos no vienen con dicho formato y es misión nuestra realizarlo antes de grabar datos, ya que de lo contrario el ordenador nos dará un error de disco y no nos permitirá utilizarlo. Para Formatear un disco flexible podemos utilizar el comando “FORMAT” del MS-DOS, o realizarlo desde el “Explorador de Windows”. Esta operación se encarga de establecer una estructura lógica en el disco a nivel de pistas y sectores y de establecer los elementos necesarios para la gestión de los mismos como son el directorio raíz y la FAT. La estructura lógica generada con los comandos anteriores utiliza una forma de ordenación de los ficheros que se distribuyen en directorios, es el llamado sistema de ficheros. Los elementos de que consta esta estructura son: sector de arranque, “FAT”, “directorio raíz” y área de datos. 4.1.2.1

Sector de arranque

En el primer sector de la pista cero, también denominado sector lógico cero encontraremos el Boot sector o sector de arranque en el que se guarda la información mínima necesaria para iniciar el sistema operativo de forma que el ordenador arranque además de información sobre el disco como el número de bytes por sector y el numero de sectores por cluster. Como sólo disponemos de un sector para el arranque del ordenador, el programa de arranque está limitado a 512 bytes. Por tanto, además de este programa de arranque es necesario que el disco contenga los denominados archivos del sistema que normalmente están ocultos y protegidos contra escritura. En el sistema operativo MSDOS, estos ficheros son: el IO.SYS y el MSDOS.SYS. Para poder controlar el ordenador tras el arranque también es necesario incluir un intérprete de comandos que nos permita trabajar, este intérprete se encuentra en el fichero COMMAND.COM. Para cargar estos ficheros en el disco duro o flexible correspondiente no sirve el realizar una copia desde otro disco que contenga estos ficheros, deberemos realizar una de las siguientes operaciones: •

Formatear con la opción /S: C:\>FORMAT A: /s

•

Ejecutar el comando “SYS” del sistema operativo: SYS C: A:

•

Desde Windows: formatear el disco manteniendo activa la opción “copiar archivos del sistema” o “copiar sólo archivos del sistema”. La primera opción es equivalente a Formatear con la opción /s y la segunda opción es equivalente a ejecutar el comando “SYS”.

4.1.2.2

FAT

A continuación del “Boot sector” y ocupando un número variable de sectores contiguos según la capacidad del disco, encontramos la “FAT” (File Allocation Table) que es la tabla de localización de ficheros. Esta tabla se encuentra duplicada por motivos de seguridad, y en ella existe una entrada por cada cluster (agrupación de sectores que hace el sistema operativo) del disco. La longitud de cada elemento o entrada de la “FAT” es variable dependiendo de la capacidad del disco y podemos encontrarnos “FAT” de 12 bits, 16 bits y las actuales para discos duros de 32 bits. Cuando se graba un nuevo fichero en el disco, se escribe su nombre y atributos en el “directorio raíz”, que es otra estructura que se encuentra justo a continuación de la “FAT” y que comentaremos más adelante, esta información puede verse desde el “explorador de Windows” , o con el comando “Dir” del MSDOS. Además, desde el “directorio raíz” se apunta a una dirección dentro de la “FAT”, esta dirección de la “FAT” tiene información sobre el lugar exacto en el disco de la localización del primer cluster asignado a este fichero donde se comenzará a leer o escribir. Como un fichero utiliza mas de un cluster, y estos cluster no tienen por que encontrarse en lugares consecutivos, también se indica en las siguientes direcciones de la “FAT” la posición del resto de clusters que componen el archivo. Para saber cuando se termina un fichero, se reserva un código hexadecimal concreto para indicar que ya no hay más cluster asignados al archivo en cuestión. En esta tabla también se indican otras condiciones como cluster no utilizado, cluster reservado o cluster dañado. FAT 12 bits

FAT 16 bits

Significado

Cluster no utilizado

FF0-FF6H

FFF0-FFF6H

Cluster reservado

FF7H

FFF7H

Cluster dañado

FF8-FFFH

FFF8FFFFH

Último Cluster de un fichero

Otros valores

Siguiente cluster de un fichero

Tabla 4-2 Códigos reservados para situaciones especiales en la FAT

4.1.2.3

Directorio raíz

Inmediatamente después de la “FAT” encontramos el “root” o raíz, que contiene información sobre los nombres de los ficheros y directorios que se encuentran en el raíz del disco duro o flexible, su extensión, la fecha y hora de creación o

modificación del fichero y la dirección inicial de cada fichero concreto en la “FAT”. El número de entradas correspondientes a esta estructura es limitada y depende del tamaño del disco, esto limita el número de carpetas o ficheros que se pueden encontrar en el raíz de un disco. Tipo de disco

Capacidad Nº de sectores directorio raíz

que

ocupa

el Nº de entradas del directorio raíz

Disquete de 5 360 KB ¼“ 1,2 MB

112

224

Disquete de 3 720 KB ½“ 1,44 MB

112

224

Discos duros

>32

>512

Tabla 4-3 Número de entradas del directorio raíz según el disco utilizado

La información correspondiente al resto de ficheros se encontrará distribuida por la zona de datos, siendo el único límite del número de ficheros en el disco, la capacidad física del mismo. Cada una de las entradas del “directorio raíz” ocupa 32 bytes y su contenido es el siguiente: Desplazamiento

Descripción

Tamaño en bytes

Formato

00H

Nombre fichero

ASCII

08H

Extensión

ASCII

0BH

Atributos

Codificado en bits

0CH

Reservado

Ceros, no se utiliza

16H

Hora

Palabra, codificado

18H

Fecha

Palabra, Codificado

1AH

Direcc. Cluster inicial

Palabra

1CH

Tamaño fichero

Entero

del

Tabla 4-4 Estructura de cada una de las entradas del directorio raíz

Cuando se borra un fichero, el DOS cambia el primer carácter del nombre del fichero por el código E5H (229) para indicar que el espacio utilizado por este fichero puede ser reutilizado por otro nuevo, pero no borra la

información del mismo. Por tanto, este fichero puede ser recuperado, siempre que ningún otro haya sobrescrito el área o parte del área utilizada por el mismo, simplemente restituyendo este primer carácter del nombre del fichero en la entrada del directorio correspondiente. Para realizar esta operación automáticamente, el MSDOS (últimas versiones hasta 6.22) dispone del comando “UNDELETE” que nos pedirá el primer carácter del fichero para poder restaurarlo. También existen utilidades de recuperación de ficheros borrados en Windows, este es el caso de las “Utilidades Norton” o programas como el Easy Recovery. 4.1.2.4

Área de datos

Seguidamente al “directorio raíz” y hasta el último sector del disco se encuentran todos los demás sectores del disco dispuestos para su utilización por el contenido de los ficheros y subdirectorios. Cabe decir, que cuando un disco se formatea con la opción rápido (/Q en MS-DOS) o con el formato rápido desde Windows, no se borran los datos correspondientes a esta área, simplemente se borran las entradas del “directorio raíz” y de la “FAT”, por tanto, en este caso es posible la reconstrucción del disco mediante el comando UNFORMAT del MS-DOS o mediante programas específicos de recuperación de datos.

4.1.3 Forma física del disco flexible de 3 ½” El disco flexible es una superficie circular con partículas magnéticas a la que se le ha fijado en su centro una pieza metálica también circular, esta pieza metálica tiene la misión se encajar en el eje del motor de la disquetera y hacer girar a todo el conjunto. Este disco viene protegido mediante una carcasa de plástico, con un cierre metálico deslizante de protección. Los antiguos discos de 5 ¼” no disponían de cierre metálico. Al insertar el disco en la disquetera, se desliza el cierre metálico de protección, para permitir el acceso de la cabeza magnética a la superficie del disco. La carcasa de plástico de los discos flexibles, incorporan una protección de datos, se trata de Ilustración 4.4. Disco de 3½” una pestaña situada en la parte inferior derecha. Cuando la pestaña cierra esta abertura, el disco puede ser escrito o leído indistintamente, pero cuando la pestaña libera esta abertura, el disco solo podrá realizar operaciones de lectura, dando un error cuando se intenta escribir en él.

En la zona inferior izquierda de la carcasa del disco suele encontrarse otra abertura idéntica a la anterior, pero sin la pestaña de cierre. Esta abertura es característica del tipo “HD”. Los discos del tipo “DD” no incorporan esta abertura.

4.1.4 El cable de datos Se utiliza un mismo cable plano de datos de 34 hilos para las unidades A y B de discos flexibles. Se trata de un mazo de cable plano que tiene normalmente 3 conectores (5 si está preparada para también para unidades de 5 ¼” que utiliza conectores de tarjeta distintos a los utilizados en las unidades de 3 ½”), uno se conectará en la placa base y los otros dos a las dos disqueteras del ordenador. El cable sale plano del conector de la placa base se prolonga de esta forma hasta el siguiente conector situado en la zona intermedia de la longitud total del cable. Entre este segundo conector y el tercero situado en el otro extremo el cable sufre una deformación o cruce de las líneas 10 16, de tal modo que se cambia el orden de los mismos al llegar al extremo, tomando una forma característica como la mostrada en la figura. El conector de este cable que utilicemos para gestionar los datos de la disquetera determinará que la misma sea reconocida por el sistema Ilustración 4.5. Mazo de cables BUS de datos como unidad A o B. El conector intermedio se utiliza para la unidad de disco B, y el conector del extremo para la unidad de disco A.

4.1.5 Diagnósticos 4.1.5.1

“ScanDisk”

El programa “ScanDisk” es una herramienta que se utiliza para reparar posibles errores lógicos que se puedan producir en los discos flexibles. Nos referimos a errores lógicos, aquellos que se pueden producir en la estructura lógica del disco, es decir, errores en el sector de arranque, “FAT”, “directorio raíz”, archivos con vínculos cruzados, y pérdidas de asignaciones en cadenas de ficheros o fragmentos de ficheros perdidos. Si el problema es físico (errores de superficie), por ejemplo, un roce de las cabezas con el disco, lo único que puede hacer el “ScanDisk” es marcar los sectores afectados como sectores

dañados o defectuosos para que estos no vuelvan a ser utilizados. Se trata de una herramienta muy útil para el diagnóstico y reparación de discos. Cuando el “ScanDisk” detecta errores físicos, intenta cambiar la información a otros sectores que estén en buen estado, en este caso, necesita un espacio libre suficiente en la misma unidad en la que se está realizando la reparación, éste es quizás, el mayor problema que plantea el “ScanDisk” para poder reparar los sectores dañados. Esta utilidad se localiza en la “carpeta de Accesorios”, “Herramientas del sistema”.

Ilustración 4.6 Ventana principal del Scandisk

Como se aprecia a primera vista, nos plantea dos opciones de diagnóstico: • Estándar. Esta opción realiza un análisis básico de la unidad seleccionada, buscando sólo errores en archivos y carpe-tas, no comprueba las zonas del sistema. •

Completa. En este caso el análisis es muy completo, permitiéndonos, a través del botón de opciones configurar las funciones de análisis.

•

“Reparar errores automáticamente”. Esta

Ilustración 4.7 Opciones de configuración del Scandisk

opción está indicada para los usuarios iniciados, en el caso de usuarios avanzados, es conveniente no seleccionar esta opción y decidir en cada momento lo que se debe hacer con cada error detectado. •

4.1.5.2

Por último, también dispone de opciones Avanzadas que permite a los usuarios avanzados realizar la configuración del análisis a realizar. Análisis básico

•

Iniciar “ScanDisk” .

•

Seleccionar la unidad que contiene los archivos y las carpetas que desea comprobar.

•

En “Tipo de prueba”, seleccionar Estándar.

•

Por último pulsar en Iniciar.

4.1.5.3

Diagnóstico al iniciar el equipo

Ilustración 4.8 Opciones avanzadas del Scandisk

Cuando se produce un error durante una sesión de Windows 98 y se bloquea el ordenador, al reiniciar el equipo y de forma automática, se ejecuta el “ScanDisk” para detectar y solucionar cualquier problema que se haya podido producir en la estructura lógica del disco. Aún así, nosotros podemos configurar el sistema para que cuando se inicie Windows se analice una o más unidades de disco. La forma de realizarlo es la siguiente: 1. Instalar el

“ScanDisk”

en la

““carpeta de Inicio””. Ilustración 4.9 Propiedades del 2. En la “carpeta de Inicio”, hacer Scandisk clic con el botón secundario del ratón sobre “ScanDisk” y seleccionar Propiedades.

3. En la ficha “Acceso directo”, escriba uno o más de los parámetros siguientes tras el texto que aparece en Destino:

Escriba x: (sustituya la x por la letra de la unidad) /a /n /p

Para Especificar la unidad que se desea comprobar. Comprobar todos los discos duros locales. Iniciar y salir de “ScanDisk” automáticamente. Evitar que “ScanDisk” corrija los errores que encuentre.

Tabla 4-5 Opciones del Scandisk

Notas • Para comprobar la unidad D: e iniciar y salir de “ScanDisk” automáticamente, en Destino, escriba: c:\Windows \scandskw.exe d: /n

•

Para comprobar todos los discos duros pero evitar que “ScanDisk” corrija los errores que encuentre, en Destino, escriba: c:\Windows \scandskw.exe /a /p Ilustración 4.10 Ventana de resultados del

Scandisk Al finalizar el diagnóstico estándar aparecerá la siguiente ventana de información.

4.1.6 Instalación/Sustitución de una disquetera para discos flexibles 1º Desconecta el ordenador de la red eléctrica. 2º Abre la carcasa del ordenador. 3º Desatornilla los tornillos de fijación de la disquetera con el chasis de la caja. 4º Retira los conectores de alimentación y de datos que se encuentran conectados a la disquetera antigua.

Ilustración 4.11. Detalle de los cables de conexión de una disquetera

5º En el caso de la instalación en un ordenador nuevo: Localiza el conector de datos en la placa base. Conecta el mazo plano de cables en el conector de la placa base haciendo coincidir el cable 1º (marcado de color rojo o negro) con la muesca 1 del conector de la placa base. Se conectará el conector del mazo situado en el extremo que no tiene hecho el relevo de datos (irregularidad), es decir el extremo al que llegan todos los cables de forma plana en el mismo orden de conexión al conector. 6º Conecta el otro extremo del mazo da cables de datos al conector de la disquetera. En el caso de una sustitución conéctalo en la misma posición en la que se encontraba en la disquetera antigua. 7º Conecta el cable de alimentación a la disquetera, este conector de alimentación es de formato pequeño (observa los conectores de alimentación y verás que hay de dos tamaños).

Ilustración 4.12. Conectores de alimentación y BUS de datos de una disquetera

8º Fija la disquetera a la carcasa utilizando los tornillos de fijación que tenía la disquetera antigua. En el caso de una disquetera nueva, deberás conseguir los tornillos de fijación al adquirir la disquetera. 9º Cierra la carcasa, y conecta el ordenador a la red. 10º Arranca el ordenador y comprueba que la nueva disquetera funciona bien. En caso de un mal funcionamiento de la nueva disquetera revisa el apartado de averías en las disqueteras para discos flexibles.

4.1.7 Averías en una disquetera para discos flexibles. Después de la instalación, si no arranca el ordenador, lo más probable es que se haya movido alguna de las placas situadas en los slots de expansión o algún conector. Revisa los posibles contactos móviles del ordenador. Si no encuentras el error de forma visual es conveniente reafirmar todos los conectores en su posición o mejor aún, sacar las placas y conectores y volver a conectarlos.

Ilustración 4.13. Frontal de una disquetera

Las averías más usuales en estos dispositivos son: 1. El LED indicador de la disquetera no se apaga: La causa más probable es que el cable de datos se haya conectado con las conexiones cambiadas, es decir, el cable 1 en la conexión 34 y viceversa o que alguno de los conectores no se haya insertado correctamente. Reafirma las conexiones del mazo de cable de datos. 2. El LED indicador de la disquetera no se enciende nunca: La causa más probable es la falta de alimentación en la disquetera, seguramente por una mala conexión del cable de alimentación. Tendrás que comprobar y reafirmar el conector de alimentación. Si la avería persiste, comprueba que llega voltaje al terminal de alimentación. También puede ser a causa de no haber conectado el cable de datos. 3. Tras cambiar una disquetera, el ordenador no reconoce el cambio de disco: Lo más probable es que el mazo del cable de datos esté mal. Lo más recomendable es su sustitución por uno nuevo. 4. La disquetera es nueva y recién instalada pero no reacciona a ninguna operación: Puede ser que esté configurada para un ordenador distinto del PC. En estos casos suelen traer un jumper (puente) en la zona

trasera para determinar el tipo de ordenador en el que funcionará. Si es así, bastará con que cambies la posición de este jumper. 5. La disquetera tiene errores de lectura/escritura que se van haciendo más frecuentes a medida que pasa el tiempo: Este es un síntoma inequívoco de que las cabezas están sucias. La solución será pasarles un disco limpia-cabezas o realizar la limpieza manual. 6. No reconoce la disquetera: Puede ser que el error esté en la BIOS. En la pantalla Standard Cmos Setup, en la opción Drive A: tendrá que estar instalada la configuración para nuestra disquetera.

Ilustración 4.14. Disquetera sin la tapa inferior

Si se ha revisado todo y a pesar de ello no se encuentra la razón del mal funcionamiento, siempre cabe la posibilidad de que la disquetera se haya estropeado y la solución sea la de sustituir la disquetera. Si no lee los datos de un disco o discos determinados, mientras que si que lee bien el resto de discos, es posible que el error lo tengan dichos discos, para diagnosticar este fallo se utiliza el “ScanDisk”.

4.1.8 Mantenimiento de discos flexibles. Nunca debe colocarse un disco flexible al lado de una fuente magnética como por ejemplo un altavoz, ya que se destruirían los datos. También les perjudica la humedad y el calor excesivo. Hay que tener presente que estos discos son bastantes delicados y como medida de precaución deberíamos llevarlos siempre protegidos en una caja de plástico de las que venden expresamente para transportar y guardar estos discos.

4.2 Discos duros 4.2.1 Principio de funcionamiento Todo lo comentado en los apartados 4.1.1.1 y 4.1.1.2 es válido para los discos duros por lo que, en este apartado, solo comentaremos algunos aspector específicos de los díscos duros.

Ilustración 4.15. Vista del interior de un disco duro

Como se comentó en el apartado 4.1.1.2, tanto los discos duros como los flexibles, disponen de un brazo móvil que desplaza la cabeza radialmente por la superficie del disco duro y tangencial a cada una de las pistas que lo forman. Pero, a diferencia de lo que sucede en los discos flexibles, en los discos duros, la cabeza no puede tocar la superficie del disco en ningún momento, puesto que de lo contrario, la superficie del disco duro, muy sensible, se rayaría y los datos afectados quedarían inutilizados. Por tanto, la cabeza de lectura/escritura de un disco duro, flota a una distancia muy pequeña de la superficie, pero ¿a qué distancia debe flotar? Si se sitúan demasiado lejos, exigirá que la cabeza proporcione campos magnéticos muy grandes, con lo que la zona del soporte afectada por estos campos será en general también grande. Si se ponen demasiado cerca se corre el riesgo de que la cabeza roce con el soporte y, dado el movimiento del soporte, la cabeza podría desprender virutas del soporte dejándolo inservible. La solución será seguir una opción de compromiso, es decir, lo más cerca posible que permita la tecnología, sin riesgo de que rocen la cabeza y el soporte. Cuanto más cerca estén el soporte y la cabeza más débil puede ser la corriente eléctrica y, por tanto, los campos magnéticos utilizados; esto, ante

todo nos permitirá la mayor densidad de datos que es lo que se busca y un consumo reducido. En el caso de un disco duro, los discos giran a 5.400, 7.000 y hasta 10.000 r.p.m. y la distancia entre la cabeza y el disco es del orden de una micra o menor. ¿Qué ocurriría si una partícula de polvo que se encuentre en el ambiente se posara sobre el disco?. Irremediablemente, en algún momento, la cabeza pasará por encima de esta partícula y la partícula será arrastrada por la cabeza, ya que su tamaño será mayor que la distancia de la cabeza al disco, con el consiguiente riesgo de que se raye el disco y produzca el desgarro de una parte de la superficie. Para evitar este problema los discos duros vienen dentro de una caja blindada herméticamente con el fin de aislarlos de las partículas de polvo del exterior. Por esta razón no se debe abrir un disco duro, en caso de reparación debe hacerse en un lugar esterilizado preparado a propósito para este fin. Otra diferencia, entre los discos duros y los discos flexibles, consiste en que los discos duros están constituidos por un tándem de discos (varios discos montados en batería) explorados por un tándem de cabezas que los leen por ambas caras.

Ilustración 4.16. Detalle del interior de un disco duro donde se puede apreciar la batería de discos

En los discos duros, al encender el equipo, el tánden o batería de discos que componen el disco duro empiezan a girar, solidariamente al eje, a una velocidad de entre 5.400 a 10.000 rpm (revoluciones por minuto) y permanece girando hasta que apagamos el equipo. En equipos portátiles es necesario ahorrar el máximo de energía para que las baterías duren más, por esta razón suelen disponer de un modo de reposo, haciendo que pare el giro del disco cuando el sistema no ha realizado ninguna petición de datos durante un cierto tiempo.

Los discos duros modernos utilizan cabezas de efecto magneto-resistivo, se basan en la propiedad de determinados metales de cambiar su resistencia al ser sometidos a un campo magnético. Esto es así, porque permite una mayor densidad superficial de datos y porque es más sencilla la eliminación de posibles errores en el filtrado de la señal que proporciona.

Ilustración 4.17. Circuitería de un disco duro

4.2.2 Estructura de la información en un disco duro Se utiliza una forma de ordenación de los ficheros que se distribuyen en directorios: es el llamado sistema de ficheros. •

Para MSDOS y Windows 95/98/Me este sistema de ficheros se llama “FAT”

•

Para Windows XP se puede utilizar el sistema “FAT”, pero incorpora un nuevo sistema denominado NTFS.

En el caso de MSDOS encontraremos el “Boot” o sector de arranque en el que se guarda la información mínima necesaria para llamar al sistema operativo y que el sistema arranque, además de información sobre el disco como el número de bytes por sector y el número de sectores por cluster. El “Boot” se almacena en el primer sector del disco. A continuación del Boot encontramos la “FAT” (File Allocation Table) que es la tabla de localización de ficheros. Esta tabla se encuentra duplicada por motivos de seguridad y en ella existe una entrada o celda por cada cluster (o unidad de asignación) del disco. Cuando se graba un nuevo fichero en el disco se escribe su nombre y atributos en el directorio raíz, esta información puede verse desde el “explorador de Windows” o con el comando “Dir” del MSDOS. Además, se apunta a una dirección dentro de la “FAT”, esta dirección de la “FAT” tiene

información sobre el lugar exacto en el disco de la localización del primer cluster asignado a este fichero donde se comenzará a escribir o leer. Como un fichero puede utiliza más de un cluster, y estos cluster no tienen por que encontrarse en lugares consecutivos, también se indica en la “FAT” la posición del siguiente cluster, así hasta completar todos los sectores. En realidad la “FAT” es un espejo de los cluster del disco, contiene un registro para cada cluster y en este se escribe la información necesaria sobre el mismo. Por ejemplo, si un cluster tiene algún sector dañado y no se puede utilizar se escribirá la información adecuada en su registro de la “FAT”, con lo que este cluster no se volverá a utilizar, evitando la perdida de datos que supondría ignorar esta información. Además cada registro tiene la dirección del siguiente sector del disco en el que continúa el fichero actual y, además, en el caso de que el cluster sea el último que utiliza un fichero, tendrá escrito en el registro dicho dato, con lo cual el sistema sabrá que ha acabado el acceso a disco y se ha completado la lectura del fichero. El tamaño de cada una de las entradas de la FAT puede ser de 16 bits o de 32 bits. En el primer caso podrá direccionar hasta 65536 cluster y en el segundo hasta 4096 millones de cluster. Si el disco es pequeño, menor de 2GB, con un cluster de 32 KB (64 sectores físicos), podremos direccionarlo, pero si el tamaño es superior tendríamos que utilizar un cluster de 64KB o superior, lo que implicaría mucha perdida de espacio en el disco duro debido a los ficheros inferiores a este tamaño. En este caso, lo lógico es utilizar una FAT de 32 bits, que con un cluster de tan solo 8 KB podría direccionar más de 35.000 GB, por lo que se pueden utilizar cluster de menor tamaño, optimizando la ocupación del disco duro. Inmediatamente después de la “FAT” encontramos el “root” o raíz, que contiene información sobre los nombres de los ficheros, su extensión y la dirección inicial de cada fichero concreto en la “FAT”. Seguidamente se encuentran todos los demás sectores del disco dispuestos para su utilización. 4.2.2.1

Comando CHKDSK

Si quieres conocer el tamaño del cluster de tu disco duro, solo tienes que ejecutar el comando CHKDSK desde una ventana DOS:

Ilustración 4.18. Información ofrecida por el comando CHKDSK del DOS.

En este ejemplo, el tamaño del cluster es de 16.384 bytes (32 sectores), ya que es el espacio utilizado por cada unidad de asignación. Observa que el comando CHKDSK también nos da información respecto al número de clusters libres y totales del disco. En el caso de que hubiese sectores estropeados, también indicaría los clusters afectados con estos sectores. Este comando, con el modificador /F, es muy útil para reparar discos duros en los cuales ha fracasado el comando Scandisk. Pero en este caso, si utilizamos los entornos operativos Windows 95/98/Me, para poder ejecutarlo, deberemos iniciar el sistema con un disco de arranque que nos inicie el sistema en MSDOS y ejecutarlo desde allí, ejemplo: C:\>chkdsk c: /F En el sistema operativo Windows XP/2000/2003, se puede ejecutar desde una ventana DOS, pero lo más probable es que nos diga que no puede realizar la operación en este momento y nos pregunte si queremos que prepare el volumen para que sea comprobado automáticamente la próxima vez que iniciemos el sistema. Si confirmamos el mensaje, la próxima vez que se inicie Windows, comprobará la integridad del disco duro, reparando los posibles errores que encuentre.

Ilustración 4.19. Ejecución del comando CHKDSK /F desde Windows XP.

4.2.2.2

Particiones en un disco duro

Cuando adquirimos un disco duro, normalmente, el distribuidor nos suministra un dispositivo que sólo se ha formateado a bajo nivel. Esto quiere decir que el fabricante le ha dado un formato en el que se han definido las pistas y el tamaño del sector, y se han marcado los sectores defectuosos, es decir, la estructura más básica que caracteriza la unidad. Sin embargo, antes de poder trabajar con el disco hemos de definir una o varias particiones, dependiendo del sistema operativo que utilicemos y de la capacidad del disco duro. Si únicamente vamos a instalar un sistema operativo en el disco duro, como mínimo deberemos crear una partición que en este caso será una partición Primaria y Activa (Estado: A) y que se denominará C:, esto quiere decir que será una partición de arranque del sistema operativo instalado. Si el sistema operativo es Windows 95/98/Me dicha partición será del tipo FAT32 y si utilizamos Windows NT/2000/2003/XP la partición será del tipo NTFS. Como los discos duros actuales tienen un tamaño considerable, superior a 120 GB, puede ser interesante crear dos particiones, una para el sistema operativo que será una partición primaria C: y se marcará como activa, con una capacidad de unos 40 GB y otra para datos denominada D:, con el resto del disco duro. Esta última partición será una partición Extendida y no se marcará como Activa al crearla. La creación de particiones se puede realizar de dos formas, según utilicemos Windows 95/98/Me o Windows NT/2000/2003/XP. En el primer caso, se realiza desde MSDOS con el programa FDISK. Debemos tener en cuenta que cualquier modificación que hagamos en este programa destruirá todos los datos de las particiones y discos implicados, por lo que deberemos tener mucho cuidado al utilizarlo. En el apartado 4.2.8.4 se comentan con más detalle las opciones de este programa o comando del MSDOS.

Ilustración 4.20. Detalle de las particiones de un disco duro de 49 GB en el programa FDISK.

Si utilizamos Windows NT/2000/2003/XP, las particiones se gestionan desde Panel de control Î Herramientas administrativas Î Administrador de equipos Î Almacenamiento Î Administrador de discos, donde encontraremos la siguiente ventana con toda la información de los discos instalados y sus particiones.

Ilustración 4.21. Detalle de las particiones de un disco duro de 49 GB desde el administrador de discos de Windows XP.

Si utilizamos una estructura con dos particiones o dos discos duros, es conveniente que todos los documentos y ficheros de datos que tengamos los introduzcamos en la unidad D: y dejemos la unidad C: sólo para los programas

instalados en el sistema, por lo que deberemos alojar en la unidad D: la carpeta Mis documentos de Windows. Esto es interesante por que de este modo si en algún momento tenemos que reinstalar o restaurar el sistema operativo desde una copia de seguridad, no tendremos que preocuparnos por los datos y no correremos riesgos innecesarios. Para mover la carpeta Mis documentos a otra unidad, sólo tendremos que acceder, con el botón derecho del ratón, a las propiedades de la carpeta Mis documentos y en la solapa destino Î Ubicación de la carpeta de destino Î Destino, cambiar la unidad C: por la D:. Una vez realizado el cambio, al aceptar, se iniciará un proceso, que nosotros deberemos asentir, en el que automáticamente se moverá toda la carpeta y su contenido a la nueva unidad. También podría ser interesante en algún caso mover toda la carpeta Documents and seting a la unidad D: si utilizamos Windows 2000 o XP, de forma que cambiaríamos allí el perfil de todos los usuarios del sistema, incluidos sus documentos, pero esta última opción es más compleja de realizar y quizás no sea beneficiosa si en algún momento tenemos que restaurar el sistema operativo. Si deseamos instalar varios sistemas operativos, como puede ser el Windows XP y el Linux, tendríamos que realizar al menos 3 particiones, una para XP, otra para el sistema operativo Linux y otra partición denominada Swap que es imprescindible para que Linux funcione. Si deseamos tener también una partición de datos que pueda ser vista desde ambos sistemas operativos, deberemos tener en cuenta que Linux no entiende el formato NTFS por lo que dicha partición deberá tener el formato FAT32.

4.2.3 Características constructivas de los discos duros Físicamente, un disco duro es un conjunto de varios discos dispuestos en batería, como las utilizadas en los Compact Disc de automóviles con cargador de CD o en las gramolas que hay en los bares, montados sobre un eje común de forma que todos giran a la vez solidarios a este eje, situados en el interior caja metálica y hermética a modo de blindaje que los protege de choques, de campos magnéticos perjudiciales y de las partículas del aire exterior. Actualmente, debido a las mejoras

Ilustración 4.22. Detalle del interior de un disco duro donde se puede apreciar la batería de discos y el brazo de posicionamiento de la cabeza magnética

tecnológicas en los materiales utilizados para los discos duros se alcanzan capacidades enormes utilizando muy pocos discos por lo que en muchos casos, el disco duro únicamente está compuesto por un solo disco. Estos discos, tienen material magnético por las dos caras, y cada cara dispone de una cabeza magnética de escritura/lectura. Las cabezas se sitúan sobre los datos mediante un brazo mecánico, que a su vez, es movido por un motor de posicionamiento regido por la controladora del disco. La cabeza del disco envía señales a la controladora sobre cuál es su posición real sobre el disco, de forma que ésta corrige su posición hasta conseguir una gran exactitud. En los discos actuales debemos distinguir entre los discos y cabezas físicas y los lógicos. Los primeros son los que realmente tienen físicamente los discos duros y los segundos los que nos indica en sus características para configurar en la bios del ordenador donde será utilizado. En las siguientes tabla, extraídas de la páginas páginas WEB de Western Digital (http://www.wdc.com) y de Seagate (http://www.seagate.com), puede observarse la diferencia entre los cabezales físicos “Physical read/write heads” y los lógicos “Default read/write heads”. Especificaciones

80 GB

120 GB

160 GB

250 GB

Western Digital Parámetros de configuración recomendados Cilindros

16.386

Cabezales lógicos

Cabezales físicos

Sectores por pista

80.026

120.034

160.041

250.059

160

250

Especificaciones físicas Capacidad (MB)*

formateada

Capacidad (GB)**

Interfaz

EIDE

Cantidad de discos

Bytes por sector

512

Sectores de usuario por disco

156.301.488

234.441.648

312.581.808

488.397.168

* 1 MB = 1000.000 Bytes; ** 1 GB = 1.000.000.000 Bytes

Especificación unidad MBytes Bytes)

garantizados

(x106

ST330630 A

ST320420 A

ST315320 A

ST310210 A

30.606

20.404

15.303

10.202

Sectores garantizados

59.777.640 39.851.76 0

Bytes por sector

512

Sectores por pista

Cabezas Lectura/Escritura

lógicas

Cilindros Cabezas Lectura/Escritura Discos

Físicas

29.888.820 19.925.88 0

16.383

Tabla 4-6 Especificaciones de discos duros.

A la vista de la tabla, podríamos pensar, que de cara a la BIOS todos los discos indicados en la tabla son iguales, puesto que disponen de los mismos cilindros, cabezas y sectores por pistas. En realidad, el único parámetro real que me indica la capacidad máxima del disco es el correspondiente a los sectores de usuario por disco o sectores garantizados (Guaranted sectors). Al multiplicar estos valores por 512 nos da la máxima capacidad del disco duro. El resto de parámetros de configuración de la bios, los calculará la propia BIOS al detectar el disco duro según el modo de direccionamiento lógico LCHS, o LBA (que se estudiará en el apartado 4.2.5) utilizado. Por ejemplo, el disco Seagate ST310210A será detectado por la BIOS con los siguientes parámetros según el modo de direccionamiento utilizado: ¾ CHS: 19.386 cilindros, 16 cabezas y 63 sectores ¾ LBA: 1216 cilindros, 255 cabezas y 63 sectores Si multiplicamos, en ambos casos, los cilindros por las cabezas por los sectores, para averiguar el número de sectores totales utilizados en cada caso, obtendremos, en el primer caso 19.535.040 sectores y en el segundo 19.541.088 sectores, valores que están ligeramente por debajo de los 19.925.880 sectores que nos garantiza el fabricante. Las capacidades en cada caso serían: ¾ Garantizada por fabricante: 19.925.880 x 512 = 10.202.050.560 ≈ 10 GB

¾ CHS: 19.535.040 x 512 = 10.001.940.480 ≈ 10 GB ¾ LBA: 19.541.088 = 10.005.037.056 ≈ 10 GB Como se puede apreciar, en cualquiera de los tres casos, se supera los 10 GB que es la capacidad con la que se comercializa el disco duro. Teniendo en cuenta la apreciación que hace el fabricante al indicarnos que para el cálculo ha supuesto que 1GB = 109 Bytes y no 230 bytes que sería su valor real.

4.2.4 Cálculo de la capacidad del disco. Cada uno de los discos que componen el disco duro está dividido en coronas circulares llamadas pistas, numeradas desde el exterior, pista cero, hasta el interior. Se llama cilindro al conjunto de las pistas equidistantes del eje de giro en todos los discos y caras del disco duro. Cada disco tendrá las dos caras con capa magnética y, por tanto, dos pistas correspondientes al mismo cilindro. Cada una de las caras con material magnético necesitará una cabeza lectora/escritora para acceder a su información (con la excepción de los discos de doble cabeza lectora en paralelo, como los Barracuda 2HP de Seagate), por tanto, el número de pistas por cilindro es igual al de cabezas. Cada una de estas pistas está dividida en sectores de igual ángulo, que son los mínimos segmentos de longitud de pista que pueden ser asignados en el disco para el almacenamiento de datos. En los discos actuales los sectores suelen ser de 512 bytes. A su vez, estos sectores se agrupan a nivel del sistema operativo en bloques de datos. Para el cálculo de la capacidad real de un disco duro tendremos que utilizar la información en cuanto a cabezas, cilindros y sectores que viene en el manual de usuario o en la pegatina que incorpora el propio disco, que como se comentó anteriormente, se corresponde con los datos lógicos y no los físicos del disco. El cálculo de la capacidad de almacenamiento de un disco será por tanto: Capacidad en bytes = Cilindros x cabezas x sectores x 512 bytes. Cap. en KB= cilindros x cabezas x sectores /2. Como ejemplo, un disco con 14.946 cilindros, 255 cabezas lectoras y 63 sectores por pista tendrá una capacidad de (14.946 x 255 x 63) x 512 Bytes = 2.40.107.490 sect. x 512 bytes = 122.935.034.880 bytes que dividido por (1024 x 1024 x 1024) = 1073741824 = 1GB nos dará el resultado en GBytes: 122.935.034.880 / 1.073.741.824 ≈ 114.5 GB. Sin embargo, la mayoría de los fabricantes actuales, debido a que al utilizar el número 1024 (210 en base 2 o binario) como base de los múltiplos (KB, MB y GB) se disminuye considerablemente el resultado, han optado por utilizar el número 1000 como divisor, como si de nuestro sistema en base 10 se tratara, por lo que en el ejemplo anterior, dicho disco duro se comercializará como un disco de 122 GB, ya que 122.935.034.880 / 1.000.000.000 ≈ 122,93

GB (6 Gb más que con el método real). Esta práctica podría considerarse una estafa, si no fuera por el hecho de que en el manual del disco duro viene una nota indicando que para el cálculo de la capacidad del disco duro se ha considerado que 1GB = 1000.000.000 de bytes.

4.2.5 Modos CHS y LBA Todas las rutinas básicas de gestión de los dispositivos de almacenamiento están escritas en la BIOS del ordenador, por lo que de ella depende el que un ordenador pueda trabajar con un determinado disco duro o no y como se va a realizar su gestión. En las primeras BIOS que se utilizaron en los PCS, se implementaba un sistema de gestión de direccionamientos de discos duros denominada CHS (Cylinder Head Sector) gestionado por la Int 13H de la BIOS. Como en sus principios, los discos duros tenían capacidades muy pequeñas, el sistema se desarrolló para poder soportar 1024 cilindros, 256 cabezas y hasta 63 sectores por pista, lo que nos permitiría gestionar discos de hasta (1024 x 256 x 63 x 512)/ (1024 x 1024 x 1024) ≈ 7,8 GB a este modo se le conoce como L-CHS (Logical CHS). Pero, por otra parte, el sistema IDE (del cual hablaremos extensamente más adelante) se desarrolló para soportar 65.535 cilindros, 16 cabezas y 255 sectores por pista, de modo qué, obtenemos una capacidad de ≈ 127 GB, pero como estos parámetros no pueden ser configurados en la BIOS del ordenador, la máxima capacidad que puede soportar un PC utilizando discos IDE sería la de un disco duro de 1024 cilindros, con 16 cabezas y 63 sectores por cabeza (mínimo común divisor de ambos sistemas), o lo que es lo mismo, de ≈ 504 MB, que fue considerado durante mucho tiempo límite teórico de los discos duros utilizados bajo sistemas operativos MSDOS, aunque, más bien era un límite impuesto por la BIOS. Para solventar este problema, se ideó un nuevo sistema de gestión de discos duros que fue implementado tanto en la BIOS de los ordenadores como en los propios discos duros y que se ha denominado modo LBA (Logical Block Addressing) cuyo límite de direccionamiento es de 128 GB (137 GB si consideramos que un GB son 109 Bytes). Con el modo LBA, lo que se hace es convertir la estructura física real del disco duro en otra lógica que encaje con el sistema CHS de forma que la bios pueda gestionar dicho disco duro rompiendo la barrera existente entre la BIOS del ordenador y el interfaz IDE. De este modo se consiguió llegar al límite de los 7,8 GB. Posteriormente, debido al considerable aumento de la capacidad de los discos duros, se desarrolló el modo P-CHS (Physical CHS), capaz de soportar 65536 cilindros, 16 cabezas y 256 sectores por pista, o lo que es lo mismo, trabajar con disco de hasta 128 GB (137 GB si consideramos que un GB son

109 Bytes), que también es el límite del sistema LBA. No obstante, con las bios que utilizan el modo P-CHS también se utiliza el modo LBA. Actualmente ya está desarrollado el modo LBA de 48 bits cuyo límite teórico de direccionamiento de disco es de hasta 248 Bytes = 262144 GB.

4.2.6 Buses de conexión de discos duros 4.2.6.1

ATA

La denominación ATA (AT Attachment) la constituyen una serie de normas que tienen que cumplir los fabricantes de discos duros para placas del tipo AT y ATX. Actualmente se comercializan dos tecnologías distintas denominadas PATA (PATA) o ATA paralelo y S-ATA (SATA) o ATA serie. Los primeros utilizan los conocidos canales IDE/EIDE con formato paralelo y los segundo utilizan canales serie de transmisión de datos de alta velocidad. 4.2.6.2

ATA Paralelo, Interfaz IDE.

El Interfaz IDE (Integrated Drive Electronics) fue desarrollado por Western Digital y su característica principal, que lo diferenciaban de otros estándares anteriores como el MFM (Modified Frequency Modulation), RLL (Run Length Limited) y ESDI (Enhanced Small Devices Interface) que ya están en desuso, lo constituye el hecho de incorporar la controladora del disco en el propio disco duro. Poco después, fue mejorado y paso a llamarse EIDE (Enhanced IDE o IDE mejorado). Todas las especificaciones del interfaz IDE/EIDE están recogidas en las normas ANSI ATA/ATAPI (AT Atachment/ ATA Packet Interface) que actualmente va por su revisión 7 denominada ATA/ATAPI-7 (http://www.ata-atapi.com/), por esta razón, en la mayoría de los documentos técnicos “oficiales” se les denomina ATA/ATAPI y no IDE/EIDE. Para ser más rigurosos, las normas ATAPI no son originarias de las normas ANSI ATA, sino que aparecen en la versión ATA-3 como un conjunto de normas añadidas para la gestión de los dispositivos CDROM. Por tanto, si hablamos de dispositivos ATA o normas ATA, estamos hablando de discos duros y si hablamos de dispositivos ATAPI o normas ATAPI estamos hablando de dispositivos CDROM. Es el más utilizado en los PCs (de ahí su denominación AT), ya que incorporan uno o dos buses IDE integrados en las placas bases modernas AT y ATX, además de ser más baratos que los utilizados en otros sistemas. Por este motivo, los usuarios de ordenadores PC se han decantado mayoritariamente por esta opción, que en realidad es la que tiene una mejor relación calidad/precio. El interfaz IDE utiliza un bus paralelo que provee de 1 canal en el cual se pueden conectar hasta dos dispositivos, normalmente un disco duro y un CD-ROM. A uno de estos dispositivos se le denomina maestro o master y al

otro esclavo o slave. Ambos dispositivos se conectan a la placa madre mediante un único mazo de cables planos del cual podremos encontrar dos versiones, el primero denominado IDE ATA 33/66 de 40 hilos y el segundo, denominado IDE ATA 100/133 con un mazo de 80 hilos. Ambos mazos suelen incorporar tres conectores de 40 pines. Los tres conectores son hembra, lo que permite gran flexibilidad a la hora de conexionar los dispositivos sin temor a equivocarnos. El cable correspondiente a uno de los extremos del mazo de cables viene pintado con color rojo para indicar que se corresponde con el terminal “1” de los conectores y los conectores a su vez tienen una forma que impide que el conector se conecte de forma inadecuada.

Ilustración 4.23. Mazo de cable de conexión IDE ATA 66 e IDE ATA100 para dispositivos de almacenamiento. Detalle del conector.

El estándar IDE fue ampliado en la norma ATA-2 y cambió su nombre por el de EIDE (Enhanced IDE o IDE mejorado). El bus EIDE provee dos canales IDE, uno denominado primario y otro secundario. De este modo, se pueden conectar hasta 4 dispositivos (que cumplan las normas de conectores ATAPI) al ordenador: • Primario-maestro •

Primario-esclavo

•

Secundario-maestro

•

Secundario-esclavo

Ilustración 4.24. Detalle de la conexión de dos discos duros a una placa madre.

La conexión de las unidades de disco, tanto si son discos duros o unidades de CDROM o DVD, a cada uno de los conectores del mazo de cables es independiente de su condición como maestro o esclavo. Los dispositivos IDE o EIDE como discos duros o CD-ROMs disponen de unos jumpers, situados generalmente en la parte posterior de los mismos, que permiten seleccionar su condición de maestro (M), esclavo (S), o incluso otras posibilidades como maestro con esclavo o selección por cable (CS). Las posiciones de los jumpers vienen indicadas en una pegatina en la superficie del disco, en el manual del disco o serigrafiadas en la placa de circuito del disco duro, con las letras M para designar "maestro", S para "esclavo" y CS para “selección por cable”.

Ilustración 4.25. Detalle de la conexión de los puentes de un disco duro para configurarlo como maestro o esclavo.

En un canal EIDE los dos dispositivos tienen que intercambiar el control del bus. Por ejemplo, si tenemos un disco duro y un CD-ROM en el mismo canal, el disco duro tendrá que esperar hasta que el CD-ROM haya terminado para poder actuar y viceversa. Esto es un inconveniente puesto que las velocidad del CD-ROM es mas lenta que la del disco duro y, por tanto, si éste tiene que esperar la respuesta del dispositivo mas lento, ira también mas lento y las prestaciones del sistema disminuirían. Por este motivo, se suele conectar el disco duro en el canal primario y el dispositivo mas lento, en este caso el CDROM, en el secundario. Los canales trabajan independientemente el uno del otro. Si deseamos instalar un lector de CDROM o DVD y una grabadora de CDROM o DVD, lo lógico será que cada una esté instalada en un canal IDE distinto para optimizar la grabación desde el dispositivo de lectura al de grabación. Los buses IDE y EIDE permiten varios formatos para la transferencia de datos: • PIO-0: 3,3 MB/s, se utilizaba en Discos muy antiguos de 100 MB o menos • PIO-1: 5,2 MB/s. Se utilizaba en Discos antiguos de capacidad menor de unos 400 MB • PIO-2: 8,3 MB/s. Se utilizaba en Discos antiguos de capacidad menor de unos 400 MB • PIO-3: 11,1 MB/s. Se utiliza en Discos más o menos modernos, de capacidad superior a unos 400 MB

• PIO-4: 16,6 MB/s. Se utiliza en Discos más o menos modernos, de capacidad superior a unos 400 MB • DMA-1 multiword: 13,3 MB/s. Apenas se utiliza • DMA-2 multiword o DMA16: 16,6 MB/s. Apenas se utiliza •

ULTRADMA33/66, UDMA33/66 o ATA33/66: 33,3 MB/s y 66 MB/s respectivamente. En desuso.

•

UDMA100 o ATA100 y UDMA133 o ATA133: de 100MB/s y 133 MB/s respectivamente. Son los discos que actualmente se están comercializando.

Los modos PIO se habilitan generalmente mediante la BIOS y dan pocos problemas, aunque en discos duros antiguos a veces la auto detección del modo PIO da un modo un grado superior al que realmente puede soportar con fiabilidad. Pasa mucho por ejemplo con discos que se identifican como PIO-4 pero que no son fiables más que como PIO-3. Los modos DMA y UDMA tienen la ventaja de que liberan al microprocesador de Ilustración 4.26. Conectores de un disco IDE gran parte del trabajo de la transferencia de datos encargándoselo al ChipSet de la placa madre (si es que éste tiene dicha capacidad), de forma similar a como sucede con la tecnología SCSI. Debemos tener en cuenta que la activación o no de estas características es opcional y la compatibilidad hacia atrás está garantizada; podemos comprar un disco duro ULTRADMA y usarlo en modo PIO-0 sin problemas, al menos en teoría. ULTRADMA 100/133 o ATA100/133, es un método de transferencia de datos para los discos duros IDE cuyas principales novedades respecto al estándar ULTRADMA 33/66 son: 1. Permite alcanzar velocidades de transferencia de datos de hasta 133 MB/s. 2. Necesita un mazo de cable especial de datos con 80 hilos, aunque el conector sigue siendo de 40 terminales.

4.2.6.2.1 ATA Serie, SATA. Mientras se gestaba la versión 6 de las normas ATA, un grupo de compañías encabezadas por INTEL desarrollaron una versión con conexión serie del ATA paralelo que se ha denominado SATA o SATA-1. La principal diferencia del interfaz SATA con respecto al PATA radica en el conector utilizado, que en este caso, consta de 7 hilos de los cuales 4 son los pares de señal de transmisión y recepción y los otros tres son cables de masa. La longitud de estos cables puede ser de hasta 1 metro de largo, superior a la de los discos ATA que está limitada a 50 cm.

Ilustración 4.27. Conectores y cable utilizados por el interfaz SATA.

En el cable de conexión también radica su principal punto débil, ya que es muy sensible a las interferencias que se pueden producir con otros cables del ordenador, como el mismo mazo de cables IDE y las señales electromagnéticas que producen aparatos como los teléfonos móviles. Para evitar estos problemas, se están haciendo grandes esfuerzos por mejorar los cables de conexión y las fuentes de alimentación utilizadas para alimentar los dispositivos.

En la siguiente tabla se muestran las características más destacables de los dispositivos SATA y su equivalente en los ATA: Característica Velocidad transferencia datos

de de

ATA Paralelo

ATA Serie

SATA ventaja

133 MB/s

150MB/s.

Teóricamente más rápido, aunque en la actualidad, al utilizarse dispositivos P-ATA convertidos en S-ATA mediante un puente hardware, esta ventaja no se está consiguiendo.

En un futuro, cuando se diseñen discos duros específicos con tecnología S-ATA, se verá considerablemente superada

Configuración

Mediante puentes

Sólo un dispositivo por canal, por tanto, no implementa la opción Maestro/Esclavo

Más sencillo instalar

Longitud del cable

Hasta 0,5 metros

Hasta 1 metro

Mayor comodidad al instalarlo

Anchura del cable

5 cm

Menos de 1 cm

Mejora la ventilación en el interior de la caja

80 (2x40)

7. Conexión diferencial que minimiza el ruido

Tamaño del conector

5 cm

1,25 cm

Inserción cómoda

Tensión alimentación

5 voltios

2,5 voltios

Menor consumo

Conexión

Con el ordenador apagado

Con el ordenador encendido, “en caliente”

Portabilidad

Corrección de errores

CRC datos

CRC en datos, comandos y estado

Protección mejorada

Número conductores

solo

más

Tabla 4-7 Tabla comparativa de los interfaces SATA y PATA.

De la tabla anterior se extrae que el interfaz SATA sólo permite la conexión de un disco duro por canal, por lo que no dispone de las posibilidades de conexión maestro/esclavo de los dispositivos ATA, sin embargo, en cuanto a velocidad, los discos duros SATA toman como punto de partida los 150 MB/s de transferencia de datos, algo mayor que los 133 MB/s de los discos ATA133 y se piensa que en poco tiempo se duplicará dicha velocidad.

Una de las características más importantes de estos dispositivos es la posibilidad de conectarlos y desconectarlos en caliente (con la alimentación del ordenador encendida). 4.2.6.3

Discos duros SCSI

Los dispositivos SCSI (Small Computer System Interface) necesitan un controlador extra ya que no están integrados en la mayoría de las placas bases, esta es una más de las causas por las que los dispositivos SCSI son mas caros que los EIDE. Con el interfaz SCSI se pueden llegar a conectar siete dispositivos o quince si se utiliza WIDE SCSI. La ventaja mas obvia del SCSI es su capacidad para manejar múltiples dispositivos a través de un único slot de expansión Esta tecnología es mucho menos utilizada, pero no por ser mala, sino por tener un precio elevado. Estos discos suelen ser más rápidos a la hora de transmitir datos, a la vez que usan menos al procesador para hacerlo, lo que se traduce en un aumento de prestaciones. Es típica y casi exclusiva de ordenadores caros, servidores de red y de los ordenadores Apple Macintosh. Los conectores SCSI son múltiples, como lo son las variantes de la norma: SCSI-1, SCSI-2, WIDE SCSI, Ultra SCSI... Pueden ser planos de 50 contactos en 2 hileras, o de 68 contactos, o no planos con conector de 36 contactos, con mini-conector de 50 contactos... Una pista para identificarlos puede ser que, en una cadena de dispositivos SCSI (hasta 7 ó 15 dispositivos que van intercalados a lo largo de un cable o cables, como las bombillas de un árbol de Navidad), cada aparato tiene un número que lo identifica, que en general se puede seleccionar. Para ello habrá una hilera de jumpers, o bien una rueda giratoria (Sobre todo en los dispositivos externos), que es lo que deberemos buscar. La ventaja de estos discos no está en su mecánica, que puede ser idéntica a la de uno IDE (misma velocidad de rotación, mismo tiempo medio de acceso...) sino en que la transferencia de datos es más constante y casi independiente de la carga de trabajo del microprocesador. Esto hace que la ventaja de los discos duros SCSI sea apreciable en ordenadores cargados de trabajo, como servidores, ordenadores para CAD (diseño asistido por ordenador) o vídeo, o cuando se realiza multitarea de forma intensiva. En los discos SCSI resulta difícil llegar a los 20 MB/s de transferencia teórica del modo Ultra SCSI, y mucho menos a los 80 MB/s del modo Ultra-2 WIDE SCSI, pero sí a cifras quizá alcanzables pero nunca superables por un disco IDE. De esta forma los discos SCSI son una opción profesional, de precio y prestaciones elevadas, por lo que los fabricantes siempre escogen este tipo

de interfaz para sus discos de mayor capacidad y velocidad. Resulta difícil encontrar un disco duro SCSI de mala calidad. En resumen: •

Todos los SISTEMAS OPERATIVOS actuales funcionan muy bien con SCSI, excepto el Windows 3.x.

•

Los buses para varios dispositivos operarían mejor si fuesen controlados por un SCSI.

•

Los discos duros más rápidos son SCSI.

•

SCSI te proporciona una gran capacidad y la más alta transferencia.

4.2.7 Prestaciones de los discos La elección de un disco duro se hace en función de 2 parámetros, • La capacidad de información que puede almacenar, medida en GB. • La velocidad con que accede a los datos (tanto para operaciones de escritura como de lectura). Esta velocidad se mide en milisegundos correspondientes al tiempo medio que invierte el disco en el acceso a los datos. El almacenamiento de los datos sigue en general el siguiente proceso: Se rellenan en primer lugar todos los sectores correspondientes a una pista antes de pasar a la siguiente pista, en general cuando se ha rellenado una pista se pasa a la misma pista de la cara siguiente es decir la que corresponde al mismo cilindro de la cara siguiente. De esta forma cuando se ha rellenado un cilindro se continúa con el siguiente y así sucesivamente. Los tiempos empleados por los discos duros para el acceso a los datos se invierten principalmente en el posicionamiento de las parten móviles, así que nos centraremos en este aspecto considerando despreciables otros aspectos como los tiempos invertidos en el procesamiento de la señal captada por las cabezas. El movimiento que debe realizar el disco para que la cabeza se posicione sobre el dato que queremos leer o escribir se puede descomponer en el tiempo que tarda la cabeza en trasladarse de la pista actual a aquella en la que está el dato y estabilizarse sobre ella (tiempo de búsqueda) más el tiempo que tarda el disco en girar hasta colocar bajo la cabeza el sector en que se encuentra el dato (latencia rotacional). También influye otro factor en la velocidad del disco duro que es el tipo de bus de conexión utilizado, que puede ser IDE, o SCSI. Son más rápidos los discos que utilizan el bus SCSI. Así, en general, los criterios más importantes para elegir un disco duro son: capacidad, interfaz, transferencia de datos sostenida y velocidad de

rotación. La capacidad debe ser lo más grande posible. En cuanto a la interfaz, habrá que elegir entre ATA/EIDE, SATA y SCSI según lo comentado en las líneas anteriores, quedando ya anticuados los discos EIDE que no sean Ultra DMA. La velocidad de transferencia de datos está limitada por características mecánicas, el tiempo de latencia rotacional depende básicamente de la velocidad de rotación, por lo que cuanto más rápido gire un disco, mayor será su velocidad de transferencia. Los discos más rápidos giran a 7.500 o 10.000 r.p.m. en el caso de los SCSI, lo cual genera un calor considerable que habrá que evacuar debidamente. Otras características, como la caché, no son demasiado relevantes pues, debido al modo de funcionamiento de los discos, no se puede decir que cuanta más caché más rápido vaya a ser. Generalmente esta memoria esta optimizada para conseguir la mejor relación precio/prestaciones. Por último decir que el precio de los discos duros en general es mayor cuanto mayores son las prestaciones de estos, una buena regla para elegir un disco duro es calcular el precio medio del cada MB que se almacenará, de esta forma, valores de capacidad pequeños de discos duros tendrán un precio elevado debido que ya han dejado de utilizarse, y venderse porque se han quedado anticuados. Y valores de capacidad muy altos tendrán precios elevados por que se encuentran aún en la fase de amortización de la nueva tecnología que utilizan, estos mismos discos seguramente el año próximo tendrán un precio por MB que los harán los más aceptables para una compra, pero hoy en día pertenecen a las más modernas tecnologías. Únicamente aquellos usuarios que se dediquen a procesos gráficos o de vídeo, tendrán necesidades de discos superiores a los normales debido a la necesidad de velocidad que requiere un proceso de video, o las cantidades inmensas de capacidad que requieren los ficheros generados en estos procesos. En general basta echar una ojeada a las ofertas que se ofrecen en un momento determinado para comprobar que en todas ellas se utiliza un rango pequeño de capacidades y, ¿Por qué todas las ofertas ofrecen capacidades de discos semejantes?; porque corresponden a la mejor relación calidad/precio del momento.

4.2.8 Diagnósticos 4.2.8.1

“ScanDisk”

Para comprobar si hay errores físicos y lógicos en el disco duro se utiliza la utilidad del sistema operativo denominada “ScanDisk”. Es capaz de reparar, en muchos casos, las áreas o sectores dañados en los discos. Realmente no repara el área dañada, sino que intenta recuperar los datos de dicha zona, pasarlos a sectores en buen estado y marcar los defectuosos para que no

vuelvan a ser utilizados. Se trata de una herramienta muy útil para el diagnóstico y reparación de discos. Esta utilidad se localiza en la carpeta de Accesorios Î Herramientas del sistema, si utilizamos Windows 95/98/Me, o en las propiedades de las unidades de disco Î solapa de herramientas Î Comprobar errores, si utilizamos Windows NT/2000/2003/XP. Hay que comentar que si utilizamos Windows NT/2000/2003/XP, el interfaz no es exactamente igual y que lo más probable es que no nos deje realizar la comprobación con Windows abierto, por lo que nos preguntará si deseamos programar la comprobación automática para la siguiente vez que se inicie el sistema.

Ilustración 4.28 Ventanas correspondientes al Scandisk En Windows Me (Izquierda) y Windows XP (derecha).

4.2.8.1.1 Para buscar errores en los archivos y en las carpetas 1. Iniciar “ScanDisk” . 2. Seleccionar la unidad que contiene los archivos y las carpetas que desea comprobar. En Windows XP partiremos desde la unidad a comprobar accediendo a sus propiedades con el botón derecho del ratón. 3. En “Tipo de prueba”, seleccionar Estándar. En Windows XP marcaremos las opciones deseadas de comprobación. 4. Por último pulsar en Iniciar. Notas: En Windows 95/98/Me, • para cambiar la configuración que “ScanDisk” utiliza cuando comprueba si hay errores en los archivos y en las carpetas, tras el paso 3, seleccionar Avanzado. •

Para especificar el modo en que “ScanDisk” reparará los errores que encuentre, desactivar la casilla de verificación “Reparar errores automáticamente”.

•

Para obtener ayuda acerca de elementos de “ScanDisk” , hacer clic con el botón secundario del ratón en el elemento deseado .

4.2.8.1.2 Para comprobar si hay errores de disco cuando se inicia el equipo 1. En Windows 95/98/Me, en la carpeta “Inicio”, hacer clic con el botón secundario del ratón sobre “ScanDisk” . En Windows XP, al pulsar el botón de iniciar, se programará la ejecución para la siguiente vez que se inicie el ordenador. 2. seleccionar Propiedades. En la ficha “Acceso directo”, escriba uno o más de los parámetros siguientes tras el texto que aparece en Destino:

Ilustración 4.29 Ventana de propiedades del Scandisk.

Escriba Para x: (sustituya la x por la Especificar la unidad que se desea comprobar. letra de la unidad) Comprobar todos los discos duros locales. /a Iniciar y salir de “ScanDisk” automáticamente. /n Evitar que “ScanDisk” corrija los errores que /p encuentre. Tabla 4-8 Tabla de parámetros de configuración del Scandisk

Notas Sólo en Windows 95/98/Me

•

Para comprobar la unidad D e iniciar y salir de automáticamente, en Destino, escriba:

“ScanDisk”

c:\Windows\scandiskw.exe d: /n

•

Para comprobar todos los discos duros pero evitar que corrija los errores que encuentre, en Destino, escriba:

“ScanDisk”

c:\Windows\scandiskw.exe /a /p

Al finalizar el diagnóstico estándar nos aparecerá la siguiente ventana de información.

Ilustración 4.30 Ventana de resultados del Scandisk

4.2.8.2

Desfragmentador

Para aumentar la velocidad de acceso al disco duro se utiliza la herramienta Desfragmentador, que vuelve a organizar los archivos y el espacio no utilizado en el disco duro de forma que los programas se ejecuten más rápidamente. Cuando el disco está recién formateado, los sectores asignados a los ficheros se colocan uno a continuación de otro pero, cuando se han grabado varios fichero y se borra uno de ellos, se crea un hueco en los sectores que el sistema utilizará la próxima vez que guarde un fichero pero, como lógicamente las longitudes de los ficheros nuevos y los borrados no coincidirán, lo nuevos ficheros se grabarán en sectores que ya no son contiguos. Después de miles de operaciones de grabación y borrado de ficheros el acceso a los datos del disco se vuelve lento y pesado, para corregir esta situación es para lo que utilizaremos la herramienta Desfragmentador. La desfragmentación consiste en agrupar todos los sectores utilizados por los ficheros de forma que queden unos a continuación de otros con lo que el tiempo de acceso a dichos datos mejorará sensiblemente.

El desfragmentador se encuentra en: Accesorios Î Herramientas del sistema o en las propiedades de la unidad a desfragmentar a las que se accede con el botón derecho del ratón encima de la unidad.

Ilustración 4.31 Desfragmentador de disco duro.

Para desfragmentar el disco seguiremos los siguientes pasos: 1. Iniciar la herramienta Desfragmentador de disco. 2. Seleccionar la unidad que se desee. 3. Analizar. Esta operación analizará el disco duro indicándonos el nivel de fragmentación del disco duro. Esta opción nos dirá si es aconsejable la desfragmentación. 4. Desfragmentar. Notas: • Mientras se está desfragmentando el disco, puede utilizar el equipo para realizar otras tareas. Sin embargo, el equipo funcionará más despacio y tardará más en terminar la desfragmentación del disco. Para detener temporalmente el Desfragmentador de disco, de modo que pueda ejecutar otros programas con más rapidez, haga clic en Pausa. •

Durante la desfragmentación, el Desfragmentador de disco debe reiniciarse cada vez que otros programas escriban en el disco. Si el

Desfragmentador de disco se reinicia demasiado a menudo, es preferible cerrar todos los programas hasta que el desfragmentado el disco se finalice. 4.2.8.3

Liberador de espacio en el disco

Se puede ejecutar el Liberador de espacio en disco para liberar espacio en la unidad de disco duro. El Liberador de espacio en disco busca en la unidad y enumera los archivos temporales, archivos de caché de Internet y archivos de programa innecesarios que puede eliminar de forma segura. Para liberar espacio en disco. Iniciar esta herramienta que se encuentra en la carpeta accesorios, “Herramientas del sistema”.

Ilustración 4.32 Liberador de espacio en disco.

4.2.8.3.1 Para quitar archivos que no se necesitan 1. Inicio Î Programas Î Accesorios Î Herramientas del sistema Î Liberador de espacio en disco.

Ilustración 4.33. Ventana de selección de unidad del Liberador de espacio en disco.

2. Selecciona la unidad que deseas liberar Î Aceptar. 3. Marca, haciendo clic en las casillas de verificación, los archivos innecesarios que deseas quitar. Se puede ver una descripción de cada tipo de archivo pulsando el botón Ver archivos. 4. Aceptar. 4.2.8.4

FDISK

Es una utilidad de los sistemas operativos DOS y Windows 95/98/Me (que no encontraremos en los Windows con tecnología NT), para ver la información general acerca de las particiones de un disco y para modificarlas. Sólo permite crear particiones del tipo FAT. Cuando se visualiza la información de una partición no tenemos por qué preocuparnos, pero si modificamos los parámetros de una partición, debemos tener en cuenta que esta utilidad destruirá toda la información del disco duro o de las particiones modificadas. Por tanto, siempre que vayamos a utilizar la utilidad FDISK para modificar las particiones de un disco duro, deberemos haber hecho previamente una copia de seguridad del disco duro, o al menos, una copia de los datos importantes. Si deseamos ver la información del disco duro sin iniciar el programa FDISK, es decir, utilizándolo como comando del DOS, escriba lo siguiente desde el prompt del DOS. C:/>FDISK /status

Ilustración 4.34 ventana de DOS con la información de las particiones de un disco duro. 4.2.8.4.1

Uso de la utilidad FDISK

Para iniciar el FDISK podemos seguir dos procedimientos: el primero sería iniciar el ordenador con un disco de inicio de Windows y desde el DOS ejecutar el comando FDISK o abrir una venta DOS desde Windows y realizar la misma operación. En cualquiera de los casos se puede utilizar FDISK para realizar las siguientes tareas: • Crear una partición primaria de MSDOS. •

Crear una partición extendida de MSDOS.

•

Establecer la partición como activa.

•

Eliminar una participación.

•

Presentar información sobre un disco duro o sus particiones.

Ilustración 4.35 ventana inicial de la utilidad FDISK. Nota: Es importante no experimentar con “FDISK” si se elimina accidentalmente una unidad o una partición se perderán todos los datos del disco duro. Hay que advertir que... • FDISK no funciona en una red o en una unidad interlink (comando del sistema operativo para la conexión entre dos ordenadores). •

FDISK No mostrará el tamaño de las unidades comprimidas.

4.2.8.5

Comando FORMAT

El comando FORMAT crea, a demás de la estructura de sectores y pistas del disco, un nuevo directorio raíz y una tabla de asignación de ficheros para el disco. También verifica si hay sectores defectuosos y borra todos los datos del disco. A continuación se expone la sintaxis del comando “FORMAT”: FORMAT unidad: [/V[:etiqueta]] [/Q] [/F:tamaño] [/C]

FORMAT unidad: [/V[:etiqueta]] [/Q] [/T:pistas /N:sectores] [/C] FORMAT unidad: [/V[:etiqueta]] [/Q] [/1] [/4] [/C] FORMAT unidad: [/Q] [/1] [/4] [/8] [/C] /V[:etiqueta] Especifica la etiqueta del volumen. /Q Realiza un formato rápido. /F:tamaño Especifica el tamaño del disco a formatear (como 160, 180, 320, 360, 720, 1,2, 1,44, 2,88). /T:pistas Especifica el número de pistas por cara de un disco. /N:sectores Especifica el número de sectores por pista. /1 Formatea una sola cara del disco. /4 Formatea una unidad de disco de 5¼ pulgadas de 360 KB en una unidad de alta densidad. /8 Formatea ocho sectores por pista. /C Comprueba clústeres actualmente marcados como "no válidos".

4.2.9 Configuración de la BIOS para un disco duro Como en capítulos anteriores, analizaremos únicamente las Bios creadas por los fabricantes American Megatrends Inc y su competidor AWARD SOFTWARE que aun mantiene el entorno de texto para realizar la configuración. Las diferencias entre las posibilidades que ofrecen ambos fabricantes son mínimas en placas madre de similar categoría. Las opciones de configuración que presentan son muy similares, siendo su mayor diferencia, el hecho de que las BIOS WinBIOS son gráficas y se manejan con ratón mientras que las BIOS AWARD son de texto. Al igual que en el resto de opciones de las BIOS, según evolucionan los ordenadores, cada vez se van automatizando más y nos permiten menos configuraciones, por lo que observaremos muchas diferencias entre placas antiguas, con muchas opciones de configuración, y modernas, que apenas ofrecen parámetros a configurar. En este capítulo analizaremos las opciones sin especificar si son de una placa moderna o antigua, en cualquier caso, si el ordenador en análisis tiene la opción o parámetro en cuestión, bien, y en caso contrario, entenderemos que la configuración de dicho parámetro la realiza de forma automática. También es posible que cambien los nombres de las ventanas o pestañas en las que se encuentran los parámetros o el parámetro en sí. 4.2.9.1

AWARD BIOS

Al igual que en otras muchas BIOS, la forma de entrar en la configuración es pulsando la tecla “Supr” mientras comprueba la memoria en la inicialización del ordenador. Cuando entramos en la pantalla de configuración “CMOS SETUP

UTILITY”, nos encontramos con diversas opciones. Las concernientes al disco duro son: STANDARD CMOS SETUP, POWER MANAGEMENT SETUPINTEGRATED PERIFHERALS, IDD AUTO DETECTIONY HDD LOW LEVEL FORMAT. 4.2.9.1.1

STANDAR CMOS SETUP

En esta ventana podremos encontrar información correspondiente a los discos duros que ya están instalados. Por ejemplo: HARD DISK

TYPE SIZE

CYLS

HEAD PRECOM LANDZ P

SECTO R

MODE

Primary Máster : Primary Slave: Secondary Máster : Secondary Slave:

User None Auto

0 0

LBA Auto Auto

None

Auto

Tabla 4-9 Tabla de configuración de los discos duros por la BIOS.

Los discos duros (Hard Disk) Primary Máster y Primary Slave corresponden al canal primario IDE y los Secondary Máster y Secondary Slave, al canal secundario. Los tipos (TYPE) pueden ser los siguientes: • Del 1 al 46, en este caso son predefinidos, es decir, ya vienen con datos concretos de discos duros estándar del mercado (no suelen utilizarse). •

User, definido por el usuario o detectado con la opción de IDE HDD AUTO DETECTION. Es la opción utilizada para los discos duros conectados.

•

None, indica que ese bus no tiene ningún dispositivo IDE conectado.

•

Auto, cada vez que se inicie el ordenador, se buscará un dispositivo en este puerto IDE autodetectando sus características. Esta opción se utiliza para la detección de CDROM o cualquier otro dispositivo IDE conectado al bus IDE correspondiente.

La columna de tamaño (SYZE) nos indica la capacidad del disco en MBytes (1024 x 1024 bytes). Las columnas cilindros (CYLS), cabezas (HEAD) y sectores (SECTOR) nos indican la estructura física del disco. Tenemos que tener en cuenta, como se comentó en el apartado 4.2.3, que estos parámetros sólo coincidirán con los que vienen en el manual del disco, cuando éste se utilice en modo Normal, si lo utilizamos en modo LBA o LARGE, estos parámetros serán distintos, aunque la capacidad del disco será la misma.

La columna correspondiente a la precompresión (PRECOMP) no se utiliza actualmente y su valor debe estar fijado a cero. Este parámetro, indica a partir de que cilindro se ha realizado la compresión de datos en el disco duro. El sentido de este parámetro radicaba en la mala calidad que tenían los discos antiguos y que hacía que en las pistas internas, donde los datos están más comprimidos, se produjeran muchos errores de lectura escritura. Para solucionar este problema, se comprimían los datos que se alojaban en las pistas mas internas (desde la pista central hasta la última), de este modo, los datos disponían de más espacio a costa de que se perdía tiempo al comprimir y descomprimir la información. La columna (LandZ) o zona de aterrizaje de cabezas, indica donde deben alojarse las cabezas cuando están inactivas o cuando el ordenador está apagado, normalmente será el cilindro más interno, es decir, el último. Por último, la columna (MODE) nos indica el modo en que será utilizado el disco, LBA, Normal o Large. 4.2.9.1.2

ADVANCED BIOS FEATURES

En esta ventana podremos configurar la prioridad de los dispositivos de arranque del ordenador. La forma en que se configura esta opción varía según la versión de la BIOS utilizada, pero, en general, todas son muy similares y permiten seleccionar dos o tres dispositivos de arranque que se podrían denominar como en el siguiente ejemplo: Boot Device Priority ¾ First Boot Device: Floppy ¾ Second Boot Device: CDROM ¾ Third Boot Device: HDD-0 En este caso, si existe un disco flexible en la unidad Floppy, arrancará por ella, en caso contrario, pasaría a examinar si existe un CD-ROM con los archivos de arranque en el CD-ROM y si tampoco los encuentra, entonces, arrancará por el Disco duro maestro que esté instalado en el canal IDE-0. La lista de dispositivos que permiten la inicialización del sistema operativo son muchos. A continuación se citan algunos de ellos: HDD-0, HDD1, HDD-2, HDD-3, Floppy, SCSI, CDROM, ZIP, USB-FDD, USB ZIP, USBCDROM, USB-HDD, LAN. 4.2.9.1.3

POWER MANAGEMENT SETUP

Esta ventana configura la actuación del modo de bajo consumo del ordenador. En relación al disco duro, existe una opción denominada HDD POWER DOWN, que normalmente puede configurarse con un valor entre 1 y 15 minutos o deshabilitado (DISABLE). El valor en minutos será el tiempo que tardará el disco en pasar a bajo consumo (STANDBY) una vez que no haya actividad en

el mismo. En el supuesto de estar deshabilitada esta opciรณn, no pasarรก nunca al estado de standby. 4.2.9.1.4

INTEGRATED PERIPHIERALS

Cuando seleccionamos siguientes opciones:

esta opciรณn nos aparece una ventana con las

Onchip IDE First Chanel Onchip IDE second Chanel

: Enable : Enable

IDE HDD Block Mode IDE Primary Mรกster PIO IDE Primary Slave PIO IDE Secondary Mรกster PIO IDE Secondary Slave PIO IDE Primary Mรกster UDMA IDE Primary Slave UDMA IDE Secondary Mรกster UDMA IDE Secondary Slave UDMA Init Display First

: Enable : Auto : Auto : Auto : Auto : Auto : Auto : Auto : Auto PCI Slot

Onboard FDC Controller Onboard UART 1 Onboard UART 2 Onboard UART 2 Mode

Onboard parallel 1 port Parallel Port Mode

: 378/IRQ7 : Normal

: Enable : Auto : Auto Standard

Tabla 4-10. Ventana correspondiente a Integrated Peripherals.

Onchip IDE First Chanel yOnchip IDE second Chanel permiten habilitar o deshabilitar los buses IDE que se encuentra en la placa madre. Normalmente debe estar habilitado (ENABLE), sรณlo se deshabilitarรก si utilizamos un placa conectada a un Slot de expansiรณn para controlar los dispositivos IDE. IDE HDD Block Mode. Si el disco duro soporta el modo de bloques mรบltiples (MODE Mร LTIPLE BLOCK READ/WRITE), es conveniente habilitar esta opciรณn, puesto que, la velocidad del disco se incrementarรก considerablemente reduciendo los tiempos de acceso. En caso contrario, debe deshabilitarse. IDE Primary Mรกster PIO, IDE Primary Slave PIO, IDE Secondary Mรกster PIO e IDE Secondary Slave PIO. Nos permiten seleccionar los modos PIO de cada puerto IDE de forma independiente. Si no conocemos el modo Ideal de funcionamiento de los dispositivos instalados, podemos seleccionar el modo automรกtico, en este caso, el sistema intentarรก detectar el modo de funcionamiento รณptimo de cada dispositivo conectado al ordenador.

IDE Primary Máster UDMA, IDE Primary Slave UDMA, IDE Secondary Máster UDMA e IDE Secondary Slave UDMA. Nos permite configurar los dispositivos que trabajan en modo Ultra DMA. Si no disponemos de la información al respecto, correspondiente a nuestros dispositivos IDE, lo mejor es configurarlo en modo Auto. 4.2.9.1.5

IDE AUTO DETECTION

Esta opción permite que el sistema detecte automáticamente los parámetros físicos de un disco duro conectado a un puerto IDE. Cuando seleccionamos esta opción, aparece una ventana como la siguiente, donde irá apareciendo, por orden, la configuración de todos los discos duros IDE conectados. HARD DISKS Primary Máster

TYPE

SIZE

CYLS

HEAD

PRECOMP LANDZ SECTOR MODE

Select Primary Máster Optión (N= Skip) : N OPTIONS SIZE

CYLS

HEAD

PRECOMP

LANDZ

MODE

2 (Y)

1703

825

LBA

1703

3303

65535

NORMAL

1703

825

65535

LARGE

Note: Some oses (like sco-UNIX) must use “NORMAL” for installation Tabla 4-11. Tabla de detección de los discos duros por la BIOS

Como puede observarse en el ejemplo, para un mismo disco duro, aparecen tres posibles configuraciones. La número 2 (Y) se ofrece como la más aconsejable para el disco reconocido, aunque nos indica en una nota, qué sistemas operativos como el UNIX necesita que se configure en modo NORMAL para que se instale correctamente.

4.2.9.1.6 HDD FORMAT

LOW

LEVEL

Esta opción de la BIOS, permite formatear en bajo nivel (Low Level FORMAT) el disco duro instalado en el ordenador. Debemos tener en cuenta, que los discos duros actuales vienen ya formateados a bajo nivel, y que los fabricantes, tanto de discos duros como de placas madre, aconsejan no realizar este tipo de formato salvo que sea del todo imprescindible, ya que en este acto,

Ilustración 4.36. Interior del disco duro

se puede deteriorar seriamente la integridad del disco duro. De hecho, muchas de las BIOS actuales no tienen esta opción, debido a que no es demasiado fiable. Al formatear en bajo nivel el disco duro, se nos ofrecen varias opciones: • Marcar manualmente los sectores defectuosos del disco, o realizar un análisis de superficie que los detecte. •

Auto Interleave. Detecta el Interleave más adecuado para nuestro disco duro. En los discos actuales el parámetro típico es 1, siendo de 3 para discos antiguos.

•

Preformat. Realiza el Formateo anteriores seleccionados.

en bajo nivel con los parámetros

Mientras se realiza este tipo de formato, no es aconsejable pararlo y un apagón de luz, podría ser totalmente destructivo para el disco duro.

4.2.10 Instalación de un disco duro. 4.2.10.1 Requerimientos antes de instalar un disco duro. 4.2.10.1.1 Localización física del disco duro dentro de la carcasa

El disco duro debe alojarse en las zonas reservadas para las unidades de disco dentro de la carcasa. Estas zonas reservadas tienen dos dimensiones estándar, unas son de 5 ¼ pulgadas, o lo que es lo mismo el tamaño normalizado para las disqueteras de CD-ROM, y las otras son de 3 ½ pulgadas. Actualmente los discos duros tienen el tamaño estándar de 3’5 pulgadas, el mismo que el de la disquetera del disco flexible, así que, la mejor localización suele ser justamente debajo de la disquetera del disco flexible. No suele haber problema cuando se trata de sustituir uno ya existente del mismo tamaño ya que se ocupará el lugar del viejo, ni tampoco deberíamos tener problemas cuando se trata de instalar el primer disco duro de un ordenador nuevo, ya que es seguro que encontraremos el lugar adecuado donde alojarlo. Pero si ya hay instalados uno o varios discos duros en el ordenador, existe la posibilidad de que no haya lugar para alojar un nuevo disco. Sobre todo si la carcasa es del tipo semitorre o algún modelo no estándar. En este último caso tendremos que tomar la ineludible decisión de utilizar uno externo. 4.2.10.1.2 BUS al que se conectará el disco duro

Dado que actualmente los discos duros se conectan a un bus IDE o a un bus SCSI, es importante comprobar antes de adquirir el disco cuál de estos buses utilizará. Si el disco va a utilizar un bus IDE, debemos mirar si existe alguno libre dentro del ordenador y cuál es para no llevarnos sorpresas. Puede ser que, a

pesar de que los ordenadores modernos llevan una controladora EIDE con capacidad para dos canales IDE y dos discos por cada canal (lo que nos da un total de 4 dispositivos), estos ya estén utilizados por otros discos duros o unidades CD-ROM. En el caso de utilizar un bus SCSI hay que comprobar si tenemos una tarjeta controladora SCSI a la que conectaremos dicho disco, en caso negativo habrá que adquirirla junto con el disco. Si el disco es del tipo SATA, tendremos que asegurarnos de que nuestra placa madre lo soporta, o comprar una tarjeta controladora para este tipo de disco duro. 4.2.10.1.3 Tamaño máximo de disco duro que admite el ordenador

Hay que recordar en este apartado, que si el ordenador es anterior al Pentium, puede ser que no admita el modo LBA en la BIOS. Los ordenadores que no disponen del modo LBA no podrán reconocer capacidades superiores a 528MB. En este caso, para poder utilizar discos de mayor capacidad necesitaremos un driver que debe proporcionar el fabricante con el disco, generalmente viene incluido en un disco flexible que nos debe proporcionar el vendedor. En el caso de comprar, por ejemplo, un disco duro de 1GB y no tener el modo LBA, ni algún driver para emularlo, lo que ocurrirá es simplemente que la capacidad del disco que reconocerá el ordenador será de 528MB desperdiciándose el resto. También existe una limitación en placas anteriores a los Pentium III para utilizar discos de más de 32 GB. En este caso, la solución pasa por intentar actualizar la BIOS de la placa madre. En caso contrario, algunos discos de tamaños superiores, pero próximos, a esa capacidad disponen de un puente para hacerlos trabajar a 32 GB. Algo similar está sucediendo con el paso de la barrera de los 137 GB, también es necesaria en muchos casos, la actualización de la BIOS de la placa base. En general, los fabricantes de placas madre intentan que sus placas trabajen con los discos que se fabrican en el momento de su diseño y que la BIOS sea actualizable para poder incorporar nuevos estándares que puedan surgir en un futuro más o menos cercano. 4.2.10.2 Copia de seguridad. Imagen del disco duro. En el caso de que se trate de la sustitución de un disco duro antiguo, es más que recomendable realizar una copia de seguridad por si algo sale mal, al menos de los datos importantes que se guarden. El dueño del ordenador nunca perdonaría al técnico que por un error o accidente le pierda los datos de un proyecto en el que ha estado trabajando durante días o meses. La sola posibilidad de que esto ocurra hace que por prudencia debamos realizar la copia de seguridad. Lo contrario sería sin duda una falta de profesionalidad.

Otra opción es crear una imagen del disco duro. Esta imagen se puede crear con programas como el Norton GHOST o el ImageDriver. A diferencia de la copia de seguridad, que almacena los datos, o parte de ellos, comprimidos sin tener por qué mantener una estructura similar a la del propio disco duro, la imagen de disco consiste en encapsular en un fichero todos los datos del disco duro incluyendo la información de la partición o particiones que éste pueda tener, de forma que posteriormente, se pueda restaurar dicha información creando una copia idéntica del disco duro de origen. A continuación se muestra la pantalla de presentación del programa Norton Ghost.

Ilustración 4.37. Ventana principal del Norton Ghost.

Las opciones principales de este tipo de programas son: ¾ Backup: Crea en un disco duro, en CD-ROM o en DVD, la imagen de otro disco duro o partición. ¾ Restore: Permite restaurar una imagen ya creada anteriormente y depositada en una partición o disco duro distinta, en un CD-ROM o en un DVD. Es importante tener en cuenta que el fichero de la imagen no se puede dejar en la misma unidad o partición de la cual se desea realizar la imagen. Por tanto, si deseamos crear una imagen de la unidad C: de nuestro disco duro y almacenarla en el mismo disco duro, deberemos crear una partición, lo suficientemente grande, en el mismo disco duro, que denominaremos D:, donde sí podremos dejar la imagen de la unidad C:. En la restauración sucede lo mismo, la imagen no puede estar en la misma partición que vamos a restaurar, por tanto, siempre restauraremos desde otra partición o desde un CD-ROM o DVD.

Por último, comentar que este programa utiliza el asistente para programar el backup de la imagen o su restauración, pero el proceso en sí se realizará siempre desde el MS-DOS, por lo que el último paso será confirmar al asistente para que reinicie el ordenador y realice los cambios desde el MSDOS. Una vez terminado el proceso, se reiniciará automáticamente el sistema operativo Windows y nos mostrará los mensajes correspondientes a las operaciones realizadas. También podemos ejecutar el programa desde MS-DOS para realizar las operaciones de Backup o Restore, pero el asistente ya no será tan intuitivo como el de Windows.

Ilustración 4.38. Ventana principal del Norton Ghost desde MS-DOS.

4.2.10.3 Crear un disco de arranque o Disco de Inicio. Instalación del sistema operativo en un disco nuevo. Si el disco duro que se va a instalar aun no tiene instalado un sistema operativo, o bien, si nos ha dejado de funcionar el sistema operativo instalado y no nos permite iniciar el ordenador para intentar recuperarlo, entonces, debemos crear un disco de arranque. La forma en que se hará dependerá del sistema operativo que se utilice, pero, en cualquier caso, conviene asegurarse de que el disco de inicio nos instale convenientemente las unidades de CDROM por si nos son necesarias para la instalación del sistema operativo o la recuperación del mismo. Los discos de arranque creados por Windows utilizan

el sistema FAT 16/32 del MS-DOS, por lo que no servirá para poder ver el contenido de los discos duros con sistema de ficheros NTFS, pero sí servirá para iniciar la instalación del mismo; aunque actualmente, la mayoría de los CD-ROM de instalación de los sistemas operativos permiten el auto-arranque desde la bios, en cuyo caso, si sólo deseamos realizar la instalación del sistema operativo, podríamos obviar la creación del disco de arranque. Para que un ordenador se inicie a través de un disco de inicio, es necesario que la primera unidad (First Boot Device), en la secuencia de arranque de la bios, sea el Floppy. Una vez iniciado el disco de arranque, se comenzará un proceso lento de instalación de los comandos básicos del MSDOS, se configuraran las unidades de CD-ROM para que puedan ser reconocidas por el MS-DOS y se creará una unidad de disco en la memoria RAM (RAMDRIVE) donde encontraremos algunos comandos básicos para la recuperación del sistema y del disco duro, como pueden ser los comandos FSISK, FORMAT y SCANDISK. Para crear un disco de inicio MS-DOS desde Windows 95/98/Me 1. Inserte un disquete en la unidad de disquete del equipo. 2. Inicio Î configuración Î Panel de control Î Agregar o quitar 3. Clic en la ficha Disco de inicio y, después, clic en Crear disco. 4. Siga las instrucciones que aparecerán en la pantalla. Para crear un disco de inicio MS-DOS desde Windows XP 1. Inserte un disquete en la unidad de disquete del equipo. 2. Abra Mi PC y, a continuación, haga clic en la unidad de disquete para seleccionarlo. 3. En el menú Archivo, seleccione el nombre del disquete y después haga clic en Dar formato. 4. En Opciones de formato, haga clic en Crear un disco de inicio de MS-DOS. 5. Haga clic en Inicio. Importante Si crea un disco de inicio de MS-DOS, borrará toda la información del disquete. El disco de inicio MS-DOS que crees te permitirá iniciar el equipo en MSDOS y utilizar los comandos básicos del DOS. Si deseamos instalar un sistema operativo una vez iniciado el sistema con el disco de arranque, simplemente tendremos que introducir el disco del

sistema operativo en la unidad de CD-ROM correspondiente, acceder a ella desde el MSDOS, explorar para averiguar cómo se llama el programa o comando que inicializa la instalación y ejecutar dicho comando de inicio que suele ser setup, por ejemplo: A:\> e: E:\> Dir E:\> setup En este ejemplo supongo que la unidad de CDROM se instaló en la unidad E:, ya que en la D: suele instalarse el disco ram con los comandos del MS-DOS. A partir de aquí, se inicia el asistente que realiza el resto de la instalación y que deberemos seguir con atención a sus preguntas. Si la instalación del sistema operativo la vamos a realizar con un CDROM que dispone de los ficheros de arranque, entonces, lo primero será asegurarnos que la prioridad del sistema de arranque es del siguiente tipo: ¾ First Boot Device: Floppy ¾ Second Boot Device: CDROM ¾ Third Boot Device: HDD-0 O del siguiente: ¾ First Boot Device: CDROM ¾ Second Boot Device: HDD-0 ¾ Third Boot Device: HDD-1 Una vez hecho esto, introducimos el disco de instalación en la correspondiente unidad de CD-ROM o DVD y arrancamos el ordenador. Cuando se inicie el arranque, es posible que nos pida confirmación, mediante la pulsación de alguna tecla, para el arranque a través del CD-ROM o DVD, en este caso lo confirmamos y nos aparecerá el mismo asistente que en el caso anterior que nos guiará durante el proceso de instalación. 4.2.10.4 Adquisición del disco Duro Al comprar el disco duro, el vendedor debe proporcionarnos la información del fabricante a cerca del disco duro y, si fuera necesario, un disco flexible con drivers o la Web del fabricante para extraer dichos datos y drivers. Cuando la información del disco duro está suficientemente documentada, traerá todas las instrucciones necesarias para realizar con éxito la instalación. En este caso lo mejor es seguir fielmente dichas instrucciones.

Ilustración 4.39. Conexiones del disco duro

El disco generalmente lleva adherida una pegatina con sus características, en caso de que no la lleve, debe escribirse en una etiqueta los datos relativos a las características del disco, tales como Nº de cilindros, Nº de cabezas, Nº de sectores, etc. Esto se utilizará en el caso de que la BIOS no consiga reconocer automáticamente las características del disco duro, lo que ocurrirá probablemente con ordenadores antiguos. Supongamos que un ordenador que no reconoce al disco duro tiene un problema con la batería, y se resetea (reinicia) la BIOS dentro de un año. Lo que ocurrirá es que habrá que poner a mano los datos del disco duro en la BIOS, para eso necesitaremos, o el manual del disco, que probablemente esté escondido en lo más recóndito de un cajón, o simplemente miraremos las características en la pegatina que prudentemente se colocó el día de la primera instalación. Después de la instalación del disco duro, siempre debe guardarse el manual de instrucciones junto con el resto de manuales del ordenador, nunca se sabe cuando nos hará falta.

4.2.10.5 Montaje del disco duro en la carcasa Todo el proceso se hará tras previa retirada del cable de conexión a la red para evitar posibles accidentes. Se abrirá la tapa del ordenador, que en la mayoría de los casos utilizará tornillos de ensamble, y en otros simplemente un sistema de anclaje que permite la apertura mediante la presión en algún punto estratégico de la carcasa. En algunas Ilustración 4.40. Disposición del disco duro en la carcasas utilizan los dos carcasa sistemas, de forma que los tornillos inicialmente ocultos son accesibles tras retirar la parte frontal de la carcasa que a su vez lleva un sistema de apertura a presión. Se configurará como maestro o esclavo (que debe de estar decido con anterioridad a este momento del proceso), mediante el puente o puentes que suelen estar en la parte trasera, junto a los conectores del bus y de alimentación. Este puente o puentes suelen utilizar las letras “M” para máster y “S” para slave. Se situará en el lugar que Ilustración 4.41. Disposición del disco duro en previamente se haya decido según la carcasa. se indicó en los apartados anteriores. En el caso de la sustitución, previamente se sacará el disco antiguo. Todo esto se hará suavemente sin golpear ni hacer movimientos bruscos que puedan causar el mal funcionamiento del disco. Conectaremos el cable de alimentación proveniente de la fuente al conector trasero del disco. Solamente tiene una posición de entrada, para evitar cambiar por equivocación la polaridad de los cables con el efecto destructivo que conlleva. De forma que, una guía hará que los conectores se desplacen uno hacia el interior del otro sin problemas en la posición correcta, en cambio si intentamos ponerlos en la posición incorrecta encontraremos una resistencia que nos advertirá de que no lo estamos haciendo bien.

Conectar el cable del bus, que tendrá la forma de un mazo plano de cables. Lo importante es que coincidan el cable Nº 1 del mazo con el terminal Nº 1 del conector trasero del disco. No obstante, el conector hembra del mazo de cables dispone de saliente en su zona central que debe coincidir con una ranura en el conector macho del disco duro. Lo mismo sucederá en la conexión del mazo de cables con la placa madre.

Ilustración 4.42. Conexiones del disco duro ATA

Si el espacio es muy pequeño y hay muchos cables, puede ser mejor conectar los cables antes de introducir el disco duro en su posición definitiva, o también, puede ser necesario desconectar algún conector para apartar los cables que molestan. Es muy importante recordar antes de cerrar el ordenador que hay que dejar todo como estaba, en caso contrario lo más probable es que el ordenador no arranque al acabar la instalación física del disco.

Ilustración 4.43. Conexiones del disco duro ATA

Si el disco duro utiliza una conexión serie (es del tipo SATA), el proceso será similar teniendo en cuenta que el cable es distinto, según se comentó anteriormente.

Ilustración 4.44. Conexiones del disco duro SATA

4.2.10.6 Configuración en la BIOS Después de cerrar la carcasa y volver a conectar el cable a la red, arrancaremos el ordenador, utilizando según el caso, si es necesario, el disco

de inicio que preparamos con anterioridad, y comprobaremos que todo sigue funcionando. En caso de que no arranque correctamente el ordenador, lo más probable es que algún conector o placa del ordenador se haya movido provocando este mal funcionamiento. Es muy probable, que si ocurre esto, sea por que se haya movido alguna placa sin querer, durante el montaje del disco. En este caso no queda más remedio que volver a abrir el ordenador, y ajustar a su posición los elementos susceptibles de haber sido movidos durante la operación de instalación física del disco duro. Después de comprobar que el ordenador arranca correctamente, reiniciaremos el sistema y abriremos la pantalla de la BIOS para proceder a su configuración. Debemos comprobar que la BIOS a detectado correctamente el disco recién instalado, así como su modo de funcionamiento que normalmente será el modo LBA. Si la placa es moderna seguro que lo reconoce sin problemas, pero si es antigua, es posible que tengamos que configurar a mano los parámetros del disco duro para lo cual tendremos que acudir al manual de la placa madre, a la pegatina que tiene pegada o a la Web del fabricante para obtener los datos necesarios. En caso de que el ordenador sea antiguo quizás también tengamos que seleccionar el modo PIO adecuado, normalmente el PIO4. Recordemos que los discos duros modernos son ULTRADMA, norma que en principio asegura la compatibilidad con los formatos de datos anteriores, así que no debemos tener ningún problema por esta causa. Si el disco no ha sido aún detectado por la BIOS, iremos a la opción de autodetectar y la ejecutaremos. Si a pesar de esto aún no ha detectado el disco, o la BIOS es demasiado antigua y no dispone la opción de autodetección, tendremos que poner los parámetros del disco a mano. Finalmente saldremos de la BIOS guardando los datos. Los discos duros nuevos ya vienen formateados a bajo nivel, así que no será necesario Formatearlos desde la BIOS durante la instalación, de cualquier forma no es recomendable Si se trataba de una ampliación de disco, este es el momento de verificar que el disco antiguo conserva intactos los datos. 4.2.10.7 Gestión de particiones en un disco duro 4.2.10.7.1 Bajo MS-DOS: FDISK

Utilizando la utilidad “FDISK” prepararemos el disco, creando las particiones adecuadas, para, posteriormente, ser formateadas a alto nivel mediante el comando Format. Es importante recordar que esta utilidad sólo sirve para crear particiones en formato FAT 16/32.

Para la utilización del FDISK, es importante iniciar el sistema mediante un disco de inicio o arranque y no utilizarlo desde una ventana de DOS en Windows.

Ilustración 4.45. Ventana principal del FDISK

Si disponemos de varias unidades de disco duro instaladas en el ordenador, seleccionaremos primero la unidad de disco correspondiente al disco nuevo mediante la opción 5 del FDISK. Es muy importante no confundirse de unidad de disco en este paso, ya que de ser así, borraremos todos los datos de la unidad de disco seleccionada. Como el disco es nuevo no debe haber creada ninguna partición en el disco, esto puede utilizarse para saber que hemos seleccionado la unidad de disco correcta. El siguiente paso será crear particiones, para ello utilizaremos la opción 1 del FDISK. En este caso, diferenciaremos entre unidades primarias y extendidas. La primera partición de un disco duro siempre es primaria y el resto serán extendidas, a las cuales, posteriormente tendremos que asignarles una unidad lógica D:, E: etc.. Una vez creadas las particiones, determinaremos cuál será la partición de arranque marcándola como activa desde la opción 2 del FDISK. La opción 4 nos permitirá ver en todo momento cuál es el estado de las particiones del disco. Si el disco duro ya había sido particionado previamente, lo primero será eliminar las particiones utilizando la opción 3 del FDISK. Es importante tener en cuenta, que una vez eliminadas las particiones, la información del disco duro desaparecerá y no podrá ser recuperada, salvo que utilicemos programas de recuperación de datos específicos como el Easy Recovery, aunque no siempre

está garantizada la recuperación completa de los datos. Si tras el borrado se ha vuelto a particionar el disco duro, ya casi será imposible recuperar los datos antiguos. Es recomendable que el número de particiones sea reducido, pero en cualquier caso se adaptará al deseo del usuario del ordenador y a su sistema de organización. Si deseamos crear una imagen de la partición principal de arranque, será conveniente crear otra partición de tamaño algo superior a la mitad de la partición principal, para que el programa que cree la imagen tenga un sitio para hacerla. El hecho de que esta partición sea algo mayor que la mitad de la principal es debido a que en la creación de la imagen se comprimen los datos, por lo que la imagen encapsulada siempre será bastante más pequeña, casi la mitad, que el tamaño del original. Otro aspecto a tener en cuenta es que el comando FDISK no da formato a las particiones que crea, por lo que, una vez creadas las particiones, el siguiente paso será darlas formato mediante el comando Format del MS_DOS. Si ya disponíamos de un disco duro instalado con el sistema operativo Windows, podremos realizar el formato desde Windows, para ello: Doble clic en el icono Mi PC Î Clic derecho en la unidad (partición o disco) a formatear Î Formatear …Î Elige el sistema de archivos deseado entre FAT 32 y NTFS Î mantén el resto de opciones por defecto Î Iniciar. 4.2.10.7.2 En Windows NT/2000/2003/XP

Los sistemas operativos con tecnología NT no utilizan el comando FDISK y en su lugar incorpora un asistente gráfico denominado Administrador de discos que podremos encontrar en el Administrador de equipos de Windows. La ventaja de este asistente es que nos permite realizar todas las operaciones necesarias para borrar, crear y formatear particiones, tanto en formato FAT como NTFS. El único problema es que sigue destruyendo todos los datos del disco duro cuando se efectúan estas operaciones. La forma de acceder al Administrador de discos es la siguiente: Inicio Î Panel de control Î Herramientas administrativas Î Administrador de equipos Î Administrador de discos.

Ilustración 4.46. Ventana principal del Administrador de Discos de Windows XP

En la Ilustración 4.46. Ventana principal del Administrador de Discos de Windows XP, podemos observar que existen varios discos duros, de los cuales, el Disco 0 tiene varias particiones. Las dos primeras han sido ya formateadas, por lo que se les han asignado las correspondientes unidades C: y D:. La partición C: tiene una capacidad de 39,06 GB, ha sido formateada en formato NTFS y, además, es del sistema, luego ha sido marcada previamente como activa. La partición D:, es de 55, 91 GB, no es activa y ha sido formateada en modo FAT32. La última partición de este mismo disco, cuya capacidad es de 19, 53 GB, aun no ha sido formateada (no asignado), por lo que no tiene asignada ninguna letra de unidad y, por tanto, no puede ser vista por Windows desde el Explorador de Windows. Si deseamos modificar o crear nuevas particiones desde el Administrador de discos, lo más sencillo será utilizar el botón derecho del ratón sobre la unidad o partición a modificar. En este caso me aparecerán, en el menú contextual, las opciones posibles a utilizar en cada caso. Las opciones más usuales serán: ¾ Marcar partición como activa: para que pueda ser utilizada como unidad de arranque de un sistema operativo. ¾ Cambiar la letra y rutas de acceso de unidad...: esta opción es muy útil si utilizamos unidades externas que conectamos y desconectamos continuamente y que pueden equivocar a Windows a la hora de asignar

la letra de unidad a dichas unidades. También nos permitirá, en el caso de disponer de muchas particiones y unidades CD-ROM o DVD, asignarles la letra que nosotros deseemos para nuestra mejor organización, pudiendo intercalar discos duros con las unidades de CDROM y DVD. ¾ Formatear: tanto en formato NTFS como FAT. ¾ Eliminar partición: si la partición ya está creada y ha sido formateada nos aparecerá esta opción que nos permitirá replantear el particionamiento del disco duro. Como ya sabemos, todos los datos de la partición se perderán. ¾ Partición nueva ...: si aun no hemos formateado una partición, aun estamos en la situación de volver a particionarla de nuevo creando más particiones. Entraremos en un asistente que nos guiará en este proceso. ¾ Propiedades: nos muestra con más detalle la información de las particiones.

Ilustración 4.47. Ventana de propiedades de Discos de Windows XP

4.2.10.7.3 PartitionMagic

A parte de las utilidades propias del sistema operativo para trabajar con los discos duros y sus particiones, podemos encontrar en el mercado un sinfín de programas específicos para trabajar con los discos duros que, en la mayoría de los casos, mejora las posibilidades de las utilidades del sistema operativo. Este

es el caso del Power Quest PartitionMagic, que es un programa dedicado específicamente para realizar todas las operaciones necesarias para el mantenimiento del disco duro. Su aspecto puede recordarnos el del administrador de discos de Windows XP, pero es bastante más potente y completo. Pero la ventaja más relevante que nos ofrece este programa es la posibilidad, en algunos casos, de manipular las particiones del disco sin perder datos, aunque no siempre puede ser así. Por ejemplo, si disponemos de un disco duro de 120 GB sin particiones, cuyo espacio ocupado es de 20 GB, podríamos crear en él una partición de hasta 100 GB, sin el riesgo de perder los datos, de forma que nos quedaría una unidad C: de 20 GB y otra D: de 100GB. Si quisiésemos que la unidad C: fuese inferior a los 20 GB, el programa no podría salvar los datos y éstos se perderían. Al igual que el administrador de discos de Windows XP nos informa, de forma gráfica ,de todas las particiones creadas en el disco duro, así como de sus características más relevantes, como tamaño, tipo de formato, espacio libre, usado, etc. según se muestra en la siguiente ilustración.

Ilustración 4.48. Ventana principal del PartitionMagic.

Si observamos la información del Disco 1, veremos que es la misma que nos mostraba el administrador de discos de Windows XP, en la cual se

aprecian tres particiones, la primera en formato NTFS, la segunda en formato FAT32 y la tercera sin dar aun formato. Otro aspecto interesante de este tipo de programas es que, la mayoría de las operaciones se realizan a través de un asistente que nos guiará en el proceso. Las opciones que nos ofrece directamente el programa son:

Ilustración 4.49. Opciones básicas del PartitionMagic.

¾ Create new partition: Crear nueva partición. ¾ Resice partitions: Cambiar el tamaño de las particiones. ¾ Redistribuye free space: Redistribuir el espacio libre de las particiones. ¾ Merge partitions: Mezclar o unir particiones. ¾ Copy partition: Copiar una partición en otra. Siempre que vayamos a crear una partición nueva, el asistente nos preguntará el tipo de formato que deseamos que tenga, para lo cual podremos elegir entre las siguientes opciones:

Ilustración 4.50. Formatos posibles.

La última opción, Ext2 (Linux only) nos permitirá crear una partición específica para la instalación del sistema operativo Linux. A demás de las posibilidades mostradas anteriormente, el programa nos permitirá, mediante el menú Operations, también:

¾ Formatear las particiones creadas en cualquier formato de los descritos anteriormente: Proceso que destruirá los datos del disco. ¾ Cambiar la etiqueta del disco (Label). No destruye los datos del disco. ¾ Borrar una partición (Delete). Proceso que destruirá los datos del disco. ¾ Convertir el tipo de formato de una partición en otro (Convert...). Por ejemplo, pasar una partición del formato FAT32 a NTFS. Lo interesante de esta opción es que no destruye los datos de la partición. ¾ Dividir una partición en dos (Split) dividiendo también los datos de la partición original en las dos nuevas. Esta opción es muy interesante para dividir un disco que ya había estado en uso durante un cierto tiempo, de modo que al realizar la división de la partición, también se realice una división de la información que quedará en cada una de las particiones resultantes. Por ejemplo, supongamos que disponemos de un disco duro de 120 GB con el sistema operativo Windows XP en el cual ya se han instalado muchos programas ocupando estos un total de unos 12 GB y que, por otra parte, tiene, en la carpeta Mis documentos, que a su vez se encuentra en la carpeta Documents and settings, datos que ocupan 35GB. Por otra parte, deseamos tener separados los datos de los programas, por si le sucede algún problema al sistema operativo, que no les pase nada a los datos. Pues bien, en este caso, utilizaríamos la utilidad Split del PartitionMagic indicándolo que divida el disco duro en dos particiones, una de 20 GB para el sistema operativo y el resto para datos y que, además, deje todo en la primera partición, menos la carpeta Mis documentos, que la pasaremos a la segunda partición.

Ilustración 4.51. Ventana correspondiente a la opción Split del PartitionMagic.

¾ Completa información de las particiones ( Info...). ¾ Chequea las particiones en busca de posibles errores ( Check errors ...). Esta operación no destruye datos, pero sí tarda un tiempo considerable en realizarse. Es muy útil en los casos en los cuales dudamos de la integridad de nuestro disco duro. ¾ Cambia la letra de las unidades (Advanced Î Change Driver Setter...). ¾ Oculta una partición (Advanced Î Hide partition...). De este modo, los virus u otros usuarios del equipo no podrán verla. Es muy útil para guardar las imágenes de recuperación del sistema creadas con programas como el Norton Ghost que analizaremos más adelante. ¾ Crear disco de rescate ( Tool Î Create Rescue Diskc). Con esta opción se nos abre un asistente que nos creará un disco de rescate que nos permitirá iniciar el ordenador en caso de que la partición de arranque nos falle. Una vez iniciado el sistema, mediante el disco de rescate, podremos restaurar la tabla de particiones del disco averiado.

4.2.11 Averías en un disco duro. Después de la instalación, si no arranca el ordenador, lo más probable es que se haya movido alguna de las placas situadas en los slots de expansión o algún conector. Revisa los posibles contactos móviles del ordenador. Si no encuentras el error de forma visual, es conveniente reafirmar todos los

conectores en su posición o, mejor aún, sacar las placas y conectores y volver a conectarlos. Las averías más usuales en estos dispositivos son: Problema Posible solución Tras la instalación del disco duro El disco duro no funciona y • Cable de alimentación desconectado o mal no hace ningún ruido insertado en el conector. Conectar aparente. correctamente el cable de conexión. El disco duro gira, pero la • luz HD no se enciende y la BIOS detecta un error en la controladora del HDD. El disco parece que • funciona correctamente y el sistema lo reconoce y se inicia el arranque del sistema operativo, pero da • múltiples errores y es posible que no se termine con éxito la iniciación del sistema operativo.

Mazo de cables de conexión conectado al revés o mal insertado en el conector. Conectar correctamente el cable de conexión. Lo más probable es que no hayamos configurado en la BIOS los parámetros correctos del disco duro, y que no esté activa la auto-detección del HDD. Si la detección del HDD por la BIOS es correcta, lo más probable es que el disco duro tenga deteriorada la superficie de los discos internos. Iniciar en MSDOS y ejecutar el programa scandisk para realizarle un análisis de superficie al disco. Si el disco duro no llega a iniciar el sistema operativo, utilizar un disco de inicio de Windows para arrancar el sistema y realizar el análisis de superficie con el scandisk.

El disco duro funciona • El conector está desconectado o ha sido perfectamente, pero la luz conectado de forma incorrecta. Comprobar la del panel frontal HD no se conexión del conector HD en la placa. ilumina. El disco duro se ha montado En este caso se pueden dar varias posibilidades. como segundo disco duro • Utilizan los dos discos el mismo canal IDE. del sistema y tenemos En este caso, es posible que la configuración problemas con alguno de de los jumpers o puentes no haya sido los discos instalados. correcta. Debemos asegurarnos de que el primario está configurado como master (MS) y el secundario como slave (SL). O que ambos han sido configurados con la opción Cable Select (CS)

•

Cada disco utiliza un canal IDE distinto. Comprobar el cable de conexión del disco duro que falla, es posible que esté mal conectado. También puede suceder que se haya realizado una configuración errónea de los parámetros del HDD en la BIOS. Comprobar los parámetros del HDD en la BIOS.

•

Cada disco utiliza un canal IDE distinto, pero el secundario comparte el canal IDE 1 con el CDROM o el DVD. En este caso, lo más probable es que el conflicto esté entre el CDROM y el HDD que comparte bus con él. Uno de los dos dispositivos del canal debe estar configurado como master (preferiblemente el HDD) y el otro como slave (preferiblemente el CDROM).

Hemos instalado correctamente un disco duro ULTRADMA 33, 66 o 100 y no funciona o funciona pero da muchos problemas.

•

Los discos ULTRADMA no son soportados por las placas antiguas utilizadas por Pentiums antiguos. En estos casos, el dispositivo lo detecta y cambia al modo estándar pero, aun así, es posible que en algunas placas muy antiguas no funcionen o funcione con muchos errores. La única solución en estos casos es actualizar la placa base que soporte estos dispositivos o utilizar un disco más antiguo ( lo ideal es actualizar la placa puesto que mejorará considerablemente el rendimiento del sistema)

Hemos instalado un disco duro SCSI y funciona de forma aleatoria algunas veces tras el encendido del sistema y otras veces no lo detecta la controladora SCSI.

•

Lo más probable es que el disco duro SCSI no tenga instalada la terminación SCSI. Instalar la terminación SCSI en el HDD.

•

Si ya disponíamos de un disco duro SCSI, deberemos dejar sólo una terminación SCSI que se instalará en el HDD que esté mas lejos (respecto al mazo de conexión) de la controladora SCSI.

Hemos

•

Lo más probable es que la tarjeta

instalado

correctamente un disco ULTRA WIDW II SCSI y no funciona.

controladora SCSI no soporte este tipo de discos duros. Sustituir la tarjeta controladora SCSI por una más moderna que soporte este modo de funcionamiento.

El disco duro ya estaba instalado y funcionaba correctamente hasta el momento de la avería. El disco duro no funciona y • Es posible que con las vibraciones de la caja no hace ningún ruido o alguna manipulación en el interior de la caja aparente. se haya desconectado el cable de alimentación. Conectar correctamente el cable de conexión. •

Si el disco duro está caliente, pero no hace ruido, es posible que se haya estropeado algún componente electrónico de la alimentación del disco, por lo que deberemos sustituirlo por uno nuevo.

El disco duro gira, pero la • luz HD no se enciende y la BIOS detecta un error en la controladora del HDD.

Es posible que con las vibraciones de la caja o alguna manipulación en el interior de la caja se haya desconectado el mazo de cables de conexión conectado al revés o mal insertado en el conector. Conectar correctamente el cable de conexión.

•

Si tras la comprobación sigue igual, deberemos sustituir el disco por uno nuevo. También es posible, aunque más raro, que sea un problema de la controladora, que seguro que se encuentra en la placa madre. En este caso, tendríamos que cambiar la placa madre. Antes de proceder a este cambio, si tenemos libre el canal IDE1, deberíamos probar si éste funciona bien.

El disco duro gira • aparentemente, pero al iniciarse el ordenador nos indica que se ha producido un error al inicializar el HDD.

Una vez descartada una mala conexión del disco duro, procederemos a instalarlo en el canal IDE secundario para descartar una avería en el canal IDE. Si el fallo persiste, lo más probable es que se haya producido una avería en la controladora interna (circuitería interna) del disco duro.

Si el sistema no está muy bien ventilado, es

posible que alguno de los servomotores de las cabezas o discos de HDD se haya sobrecalentado y por tanto, haya dejado de funcionar. En este caso deberemos sustituir el disco duro. El disco duro funciona • Es posible que por algún golpe se haya aparentemente bien, pero deteriorado la superficie del disco duro. se producen múltiples Analizar el disco con el scandisk. errores de lectura en la o Si los errores encontrados son pocos y con unidad. el tiempo dejan de producirse más, no es necesario sustituirlo. o Si los errores son múltiples y están distribuidos por varias zonas del disco duro, lo más probable es que, aunque sean marcados como erróneos por el scandisk, éstos se vayan multiplicando y por tanto, lo mejor es sustituir el disco duro. o Si disponemos de algún software que nos permita formatear a bajo nivel el HDD (algunas BIOS lo incorporan), antes de desestimar el disco duro, podemos realizarle darle formato a bajo nivel. Si el software realiza la operación con éxito, sin mostrarnos algún mensaje que nos indique que existen múltiples errores en el disco, podremos instalar de nuevo el sistema operativo en el disco y esperar que los errores se hayan estabilizado, y por tanto, podremos seguir utilizando el disco duro. El disco duro es SCSI y • funcionaba correctamente, hasta que instalamos una tarjeta nueva en el sistema.

Las tarjetas controladoras SCSI antiguas no eran PnP y por tanto, si se instala una nueva tarjeta en el sistema, es posible que se interfiera con la controladora haciendo que el disco duro y cualquier dispositivo conectado a ella deje de funcionar. Para solucionar este conflicto deberemos tener en cuenta si la tarjeta que hemos insertado nueva es o no PnP:

o La tarjeta es PnP. En este caso, la única solución es cambiar la configuración de los jumpers de la controladora SCSI modificando, en primer lugar la IRQ utilizada, y si persiste el problema, las direcciones de memoria utilizadas por la controladora. o La tarjeta no es PnP. En este caso (el más común) podremos alterar la configuración de ambas tarjetas. Lo más conveniente es comenzar variando la configuración de la tarjeta última que se insertó en el sistema. El disco es SCSI y • funcionaba bien hasta que conectamos un nuevo dispositivo SCSI en la controladora SCSI.

Lo más probable es que la dirección o puerto SCSI utilizado por el nuevo dispositivo coincida con la del disco duro (normalmente la dirección ‘0’). La solución es cambiar la dirección del nuevo dispositivo por una que esté libre, por ejemplo la número ‘7’.

Tabla 4-12 Posibles averías en los discos duros

En cualquiera de los casos comentados, siempre que sea posible, antes de comprar un disco duro nuevo, es conveniente comprobar dicho disco en otro ordenador que funcione bien, para descartar que el problema sea de la placa madre o del propio mazo de cables, que en algunos casos también puede deteriorarse y provocar un mal funcionamiento del disco.

4.3 CD-ROM 4.3.1 Principio de funcionamiento Las unidades de lectura CD-ROM utilizan para su funcionamiento el principio óptico de la reflexión de la luz. Un disco CD-ROM tiene una superficie con propiedades ópticas de forma que unas zonas de dicha superficie reflejarán la luz y otras no. La unidad lectora por su parte generará un haz de luz láser de baja intensidad, que se enviará sobre la superficie del disco, este haz será reflejado o no dependiendo del lugar de la superficie del disco en la que incida. Cuando el rayo láser enviado por la unidad lectora, incide en una zona reflectora de la superficie del disco, será reflejado y continuará su recorrido en sentido inverso, es decir alejándose del disco y volviendo hacia la unidad lectora por un camino próximo al que llegó. La unidad lectora dispone de un sensor capaz de detectar si el haz de luz ha sido reflejado o no. La reflexión o no de un rayo determinará que se haya leído un dato correspondiente a un cero o a un uno lógico. Para realizar el proceso de lectura, la unidad de lectora dispone de una cabeza óptica denominada OPU (Óptical Pick-up Unit). Dicha cabeza dispone de un generador de luz láser de muy baja potencia que se envía casi perpendicularmente hacia la superficie del disco y un detector óptico que detectará si el rayo de luz láser ha sido Ilustración 4.52 CD-ROM sin tapa superior. reflejado en dicha superficie. Además dispone de una lente con la misión de desviar dichos rayos de forma que su trayectoria sea la adecuada para llegar al detector óptico tras todo el recorrido y corregir las pequeñas desviaciones entre la distancia del CD-ROM y la OPU. A esta operación la denominaremos enfoque. Teniendo en cuenta que el generador de luz y el sensor de luz no pueden estar físicamente en el mismo lugar, el rayo de luz no debe volver exactamente al lugar de donde salió por que no sería detectado. Así que el rayo de luz láser no incide exactamente en dirección vertical a la superficie del

disco, sino que es casi vertical para que al reflejarse varíe su dirección hacia el detector.

Ilustración 4.53. Esquema del enfoque de una OPU.

4.3.2 Características de un lector óptico Los CD-ROM no utilizan el sistema de pistas concéntricas utilizado por los discos duros. Utilizan una única pista con forma espiral que parte de la zona mas interna del disco y va envolviéndose a si misma 22.188 vueltas hasta llegar a la zona mas externa del disco. Esta pista tiene un ancho de 0,6 micras, obteniendo capacidades de 640 MB de datos o 74 minutos de audio/vídeo, equivalente a unas 150.000 páginas de información, o la información contenida en 1.200 disquetes. Para la exploración de toda la superficie del disco se utiliza el mismo sistema que se utilizó con los discos flexibles. Un motor hace que el disco se ponga a girar, y la cabeza se desplaza en sentido perpendicular a la pista movida por un mecanismo del tipo tornillo sin fin.

Ilustración 4.54. Detalle del tornillo sin fin.

Para la carga y extracción de los discos el sistema más utilizado es una bandeja de carga motorizada, dicha bandeja actúa sobre unos sensores que indican a los circuitos del lector que se ha introducido un disco. A continuación el lector intentará averiguar si hay un disco en la bandeja, para ello la OPU se desplazara hacia la zona mas interna del disco y enviara un rayo de luz cuya reflexión le indicará que el disco esta disponible en la bandeja. Durante esta operación la lente se desplazara automáticamente realizando los movimientos necesarios para asegurar el enfoque, corrigiendo de esta forma posibles desviaciones de la distancia entre dicha cabeza y la superficie del disco. Otras técnicas para la carga de discos en la unidad es la utilización de un CADDY, que es una especie de caja o funda en la cual se inserta el disco para posteriormente introducir dicho CADDY en la unidad. Esta técnica se ha utilizado sobre todo en las grabadoras SCSI.

Ilustración 4.55. CD-ROM y CADDY.

Ilustración 4.56. CADDY.

Últimamente se está utilizando la técnica SLOT -IN en la cual el disco es absorbido al acercarlo a la entrada. Esta técnica se utiliza sobre todo en los lectores para automóviles y DVD. Tiene la ventaja de que no se puede dañar la bandeja accidentalmente debido a un golpe. 4.3.2.1 Seguridad En muchos casos conviene comprobar de forma visual que la OPU funciona de forma correcta. Esta operación entraña cierto peligro ya que se emite un rayo Láser que aunque es de pequeña potencia, puede ser perjudicial para la vista, hay que evitar tanto la exposición directa como la exposición continuada del mismo. A continuación se muestran algunos avisos de seguridad que se pueden encontrar.

Tabla 4-13 Avisos de seguridad.

Ilustración 4.57. Observación correcta de la OPU

4.3.2.2

Velocidad de transferencia

La velocidad de transferencia de estas unidades ha ido variando con el avance de la tecnología, las primeras unidades tenían una velocidad de transferencia de 150 KB/s y se denominaron de simple velocidad. Posteriormente han ido apareciendo unidades 2X (2 x 150 = 300 KB/s), 4X, etc.

De esta forma una unidad de 44X tendrá una velocidad de transferencia de datos de 44 X 150 = 6600 KB/s = 6,6 MB/s. Otro factor que afecta a la velocidad es el buffer o caché. Hoy en día, la mayoría de los lectores incluyen, al menos, 128KB de memoria caché, aunque cada día son más los que elevan esta cantidad a 256KB, e incluso algunos hasta 512KB. Cuanto mayor sea el tamaño, mejor será el funcionamiento, ya que los datos en un CD-ROM se graban de forma continua y no tiene los problemas de dispersión de ficheros que tienen los discos duros. 4.3.2.3 Controles •

Piloto indicador: Se enciende cuando se buscan o transfieren datos.

•

Botón de expulsión/inserción.

•

Control de volumen.

•

Salida de auriculares

En los modelos más caros podemos encontrar otros como play, avance, retroceso, stop, etc.

Ilustración 4.58. Mecánica del CD-ROM

4.3.3 Sistemas CAV y CLV Los lectores antiguos, inferiores a 8X, utilizan normalmente el sistema CLV (Constant Linear Velocity). Para mantener esta velocidad lineal a lo largo de toda la espiral de datos, la velocidad de movimiento de los datos debe ser más

lenta en la parte exterior del disco (diámetro grande) que en la zona interna (diámetro pequeño), se trata de que siempre tarde lo mismo la cabeza en leer longitudes iguales de datos. Esta adaptación de la velocidad de la cabeza para cada posición en el disco requiere un tiempo mínimo para estabilizarse que hace que este sistema sea un poco más lento, aumentando el tiempo medio de acceso a los datos. En el sistema CAV (Constant Angular Velocity), el régimen de revoluciones permanece invariable sea cual sea la posición de la cabeza en el disco. Este sistema, por el contrario, tiene el inconveniente de que el tiempo de acceso a los datos es diferente en la zona exterior que en la zona interior, ya que tardará lo mismo en leer los datos de una revolución completa tanto en la zona exterior como en la interior. Si tenemos en cuenta que la cantidad de datos en la zona exterior es mucho mayor que en la zona interior, llegaremos a la conclusión de que la velocidad de acceso a los datos dependerá de la zona en la que se encuentren dichos datos. De este modo el tiempo de acceso a los datos en la zona exterior del disco es mucho mayor que en la zona interior. Dicho de otra forma la transferencia de datos en el sistema CAV es variable.

4.3.4 Sonido con CD-ROM La unidad lectora de CD-ROM dispone además de las conexiones típicas de datos y alimentación comunes a los discos duros de una conexión añadida para la función de sonido. Recordemos que una unidad lectora de CD-ROM no se diferencia apenas de una unidad lectora de música para Compact Disc. De hecho, es perfectamente capaz de leer los Compact Disc comerciales independientemente del microprocesador o cualquier otro elemento del ordenador, siempre y cuando ésta disponga del botón Play o Reproducción. Podemos coger una unidad, alimentarla con una toma de alimentación externa o fabricada por nosotros, y utilizarla como un reproductor de música sin que haya ningún ordenador en el lugar de reproducción. Para oírlo estaremos limitados a la conexión para auriculares que suelen incorporar en la parte frontal (o la salida de audio de la parte trasera). Esto es así porque la unidad no incorpora ni el amplificador ni los altavoces necesarios para oírlo sin los auriculares. Pero si nos fijamos en los conectores de la parte trasera veremos la conexión de salida de audio. Esta conexión es una salida de audio estándar que nos permitirá llevar la música que reproduce el grabador a cualquier amplificador. Si preparamos un cable para conectarla a la entrada auxiliar de nuestro equipo de música podremos oír perfectamente la música por los altavoces del mismo.

Ilustración 4.59. Conexión trasera y delantera de sonido en un CD-ROM o DVD.

Evidentemente no es habitual conectar la unidad lectora del ordenador sin el ordenador al equipo de música, pero ilustra perfectamente lo que vamos a hacer en el interior del ordenador. Si nos fijamos en la tarjeta de audio de nuestro ordenador veremos que incorpora una entrada auxiliar de sonido ya que entre otras funciones incorpora un amplificador de audio que nos permitirá amplificar la fuente de sonido introducida por esta entrada. Lo que hay que hacer es conectar la salida de audio de la parte trasera del lector a la entrada de audio de la tarjeta de sonido. Para ello hay que consultar las instrucciones del manual de la placa para localizar la situación de dicha entrada de audio. Con esta operación se pueden oír los Compact Disc musicales desde el propio ordenador con un coste mínimo de recursos del sistema mientras continuamos con nuestro trabajo habitual. Existen varios formatos para estos cables de audio entre el lector y la tarjeta de sonido, y debemos asegurarnos de que tenemos el adecuado. Como norma podemos asegurar que si los conectores encajan entre sí el sonido funcionará. Así

Ilustración 4.60. Extremo de conexión a la tarjeta de sonido de un cable de audio

que en realidad se trata de que el cable debe tener los mismos conectores que los de la placa o unidad en los que se van a insertar. Si a pesar de que los conectores encajan adecuadamente no conseguimos oír la música deberemos comprobar si los cables están situados en el orden adecuado en todos los conectores. Las posiciones habituales de los cables son las siguientes.

Ilustración 4.61 Conector de audio

En caso de que los conectores coincidan pero los cables no coincidan en la posición, no se deteriorará ningún elemento, así que no hay que preocuparse por averiguar el orden correcto. Una vez que hayamos conectado la unidad a la tarjeta de sonido, ya podemos oír música directamente desde el CD-ROM, pero en este caso, deberemos pulsar el botón PLAY que hay en el frontal del reproductor. No obstante, si introducimos un CD de música en la unidad, independientemente de que se haya conectado el cable de sonido del CDROM, Windows lo reconocerá automáticamente y se iniciará el reproductor de medios multimedia que normalmente será el Windows Media Player. Este reproductor consume algunos recursos de Windows, pero en los equipos actuales, apenas si se nota su ejecución, por lo que la conexión del cable de sonido en los equipos actuales suele ser innecesaria.

4.4 La grabadora de CD-ROM 4.4.1 Principio de funcionamiento Los CDs comerciales se fabrican por un proceso matricial (a partir de una matriz), que por estampado conforma la superficie de los discos de poli carbonato que posteriormente se metalizan con aluminio y se cubren con una capa protectora, de forma que los datos quedan grabados en forma de pequeñas superficies reflectoras o no de la luz, conformando de esta forma los ceros y unos lógicos en el disco que posteriormente leerá la unidad

reproductora en nuestro ordenador. Este procedimiento tiene las ventajas de ser muy rápido y muy barato. Evidentemente este proceso no puede realizarse en la grabadora de nuestro ordenador. Nuestra grabadora utiliza discos vírgenes en los cuales toda la superficie es inmaculadamente reflexiva, es decir, toda la superficie del disco refleja la luz. Básicamente lo que debe de hacer nuestra grabadora es dejar intacta la zona en la que se desea escribir un uno lógico, mientras que si lo que quiere es escribir un cero, debe alterar la zona correspondiente de la superficie para que no refleje la luz. Para ello dispone de dos potencias en el rayo láser de 4 y 11 mW, una menor para la lectura y otra mayor para la escritura. De esta forma al escribir un cero emite un haz intenso de luz láser que al incidir sobre el substrato de grabación del disco lo “quema” alcanzando una temperatura de 250 ºC, consiguiendo de esta forma alterar las propiedades ópticas de dicha zona. El substrato está formado por una base de poli carbonato transparente que deja pasar limpiamente la luz del láser. Por una de las caras del disco se aplica una capa de Phthalocyanina, sustancia que cambia sus propiedades reflexivas cuando se recalienta por un rayo láser. Por último se aplica una capa de oro que es fijada al disco mediante una laca especial que además protege el disco de posibles arañazos. Sobre esta última capa también se puede aplicar la serigrafía que también ayuda a proteger el disco de arañazos indeseados. De esta modo conseguimos grabar un disco virgen de tipo CD-Recordable, pero Evidentemente dado el proceso destructivo empleado se imposibilita una segunda grabación. A este proceso se le denomina WORM (Write Once Read Many) una escritura múltiples lecturas. Para poder grabar y borrar los datos como se hace en las unidades regrabables se utiliza el principio físico de cambio de fase en un material policristalino (no destructivo del substrato). Este sistema es una patente de PANASONIC y es el único dispositivo óptico con capacidad de sobre escritura utilizando únicamente un láser. Para poder grabar repetidamente sobre un mismo CD hay que utilizar discos del tipo CD-ReWritable (CD-RW) compuestos por una aleación de plata, indio, antimonio y telurio formando una estructura policristalina, de forma, que al calentarla por encima de su temperatura de fusión, unos 500-700ºC, con un rayo láser de unos 14 mW de potencia funde el material del substrato entrando éste en una fase amorfa no cristalina con unas propiedades de reflexión muy inferiores a las del estado cristalino. Para el borrado de datos, se calienta el substrato hasta alcanzar una temperatura inferior a la de fusión de unos 200ºC durante un tiempo determinado, en la cual los cristales vuelven a su estado cristalino original. El borrado total de un disco dura unos 37 minutos. Para sobrescribir directamente se combinan las técnicas de escritura y borrado. El problema de los discos CD-RW es que reflejan menos luz que los CDR, por lo que sólo las unidades de CD que soportan "MultiRead" (multi-lectura)

pueden leerlos (la mayoría de las unidades modernas soportan este estándar). Algo parecido ocurre con muchas unidades DVD, que para leer estos discos necesitan un láser de longitud de onda dual (780 nm (infrarrojo) y 640 nm (rojo).

4.4.2 Formatos Los formatos principales para grabación son: UDF, MULTIREAD y RAW. UDF (Universal Disc Format): Formato de disco universal desarrollado por Optical Storage Technological Association. Permite grabar datos en discos de forma incremental, llamado también PACKET WRITING (escritura por paquetes), por lo que no es necesario grabar todo el contenido del disco de una vez, sino que podemos dejar la sesión abierta y añadir datos a los ya grabados en futuras sesiones. En este sistema al final de cada sesión de grabación se escribe una VFAT (Tabla de asignación de archivos virtual) en la que indica la colocación de los ficheros grabados en la sesión actual, junto a la de los ficheros de sesiones anteriores. Este sistema permite posteriormente borrar ficheros aislados. Multiread: Los lectores de CD-ROM compatibles MULTIREAD son capaces de leer los discos grabados en formato UDF. Los discos utilizados para regrabar con estas unidades reflejan menos luz que los CD-ROM y los CD-R, por lo que se necesita que el lector pueda interpretar correctamente la luz reflejada por la superficie del disco. RAW: El formato RAW permite extraer pistas de audio de Compact Disc musicales. Permite ripear (extraer las pistas de audio para comprimirlas a formato MP3).

4.4.3 Otras grabadoras Existen grabadoras externas como la de Mitsumi 4820 portable external CDRW Drive para el bus USB.

DVD 4.4.4 La evolución del CD hacia el DVD El DVD es la evolución tecnológica del CD. El avance de la tecnología hace que el estándar del CD se haya quedado anticuado y sustituido por el nuevo formato DVD. Utilizando la tecnología actual se puede disminuir sensiblemente el tamaño del espacio asignado a cada unidad de información (PIT) en forma de micro muescas en el disco, además los nuevos formatos de compresión han determinado la evolución del CD hacia el DVD. La calidad, tanto de vídeo como de audio, no tiene comparación con los formatos anteriores.

Ilustración 4.62. Distancia entre marcas de grabación en un CD-ROM y un DVD.

La principal novedad del DVD es que se constituye como el primer dispositivo de almacenamiento masivo digital verdaderamente apropiado para vídeo. Su antecesor el Láser Disk o el propio CD tenían serios problemas de espacio que limitaban las posibilidades de las grabaciones, por ejemplo se necesitaban como mínimo dos CD de 74 minutos para visualizar una película entera, y no con la calidad de un DVD actual. Tanto es así que en un principio las siglas DVD significaban Disco de Vídeo Digital. Pero en realidad el DVD tiene muchas más posibilidades, ya que se convertirá en el estándar de sonido, y también de datos. Estas posibilidades hacen candidato al DVD a ser el dispositivo universal de almacenamiento para todas las aplicaciones. Con estas perspectivas no tardó mucho en cambiar el significado de sus siglas para convertirse en Disk Versátile Digital que significa disco versátil digital, o también hay quien lo traduce como disco universal digital. Actualmente la interpretación de las siglas depende de la fuente, por ejemplo en el mundo del cine se le llama videodisco, mientras que las empresas de software insisten en llamarlo disco versátil digital. Las ventajas del DVD respecto al CD son la mayor capacidad de datos (hasta 17GB) y la mayor velocidad de transferencia de datos (1.352 KB/s => X1). Las dimensiones de los datos grabados en el disco son tan pequeñas que son comparables a la propia longitud de onda de la luz láser. Para disminuir la longitud de onda de la luz emitida en los lectores se ha sustituido la luz láser de 780nm utilizada en el CD por una luz láser de 640 nm. La distancia entre pistas del CDROM es de 1,6 micras mientras que en el DVD es de 0,74 micras. La longitud de cada dato grabado en un CD-ROM es de 0,83 micras mientras que en DVD es de 0,4 micras. Siendo la longitud de la espiral de datos en el DVD de unos 11 Km. Los DVD son más sensibles a los efectos del polvo o las huellas dactilares que los CD-ROM por esta rezón su almacenamiento y transporte debe ser especialmente cuidadoso.

La conexión del cable de datos utilizada por las unidades DVD pueden ser IDE o SCSI, igual que en el caso de los CD-ROM o los discos duros. Disponen de una salida de audio analógica, y en algunos casos de una salida de audio digital (esta es de mayor calidad). Para aprovechar las mejores características de la salida de audio digital se requiere una tarjeta de sonido que admita dicha entrada de audio. Para la carga de los discos utilizan los mismos sistemas que las unidades CD-ROM. Pueden utilizar el sistema de caddies , bandejas motorizadas, o el sistema Slot In. En general, todos los aspectos de instalación y configuración estudiados en el apartado anterior sobre el CD-ROM son aplicables a los DVD, incluido su aspecto exterior, por lo que no es raro el confundirlos a primera vista.

4.4.5 Tipos de DVD Además de un tamaño significativamente menor del espacio asignado a cada unidad de información, que permite aumentar la densidad de datos en la misma superficie, los DVD utilizan las técnicas de capas y la posibilidad de escribir en ambas caras. De esta forma podemos distinguir 4 tipos de DVD según su número de capas y caras utilizadas: 1 cara 1 capa DVD-5 4,7 GB/133 min.

2 caras

2 capas

DVD-9

8,5 GB/266 min.

1 capa

DVD-10

9,4 GB/266 min

2 capas

DVD-18

17 GB/481 min

Tabla 4-14

Las caras son simplemente los lados de DVD, tiene dos caras, la de delante y la de detrás. El término capas se refiere a capas de información en la misma cara. Puede tener dos capas, se trata de que la capa más externa será semirreflexiva, permitiendo que parte de la luz láser del lector la atraviese para llegar a la segunda capa. La segunda capa es totalmente reflexiva y su principio de funcionamiento es semejante al de un CD-ROM.

Ilustración 4.63. Detalle de las dos capas utilizadas en un DVD.

En realidad podrían fabricarse más capas dentro de una cara, pero por razones de compatibilidad se han limitado a 2. El lector suele utilizar dos potencias de láser, una más débil para la capa más exterior y otra más intensa para la capa más interna. Luego mediante el enfoque adecuado con una lente holográfica de última generación más precisa que las utilizadas en los CD y CD-ROM se accede a los datos de la capa deseada.

4.4.6 Formatos para DVD 4.4.6.1

DVD-ROM

Es el sustituto del CD-ROM. Se utiliza como soporte para la distribución de programas, y datos informáticos. Su capacidad va desde 4,7 GB hasta 17 GB, con velocidades de transferencia muy elevadas. Además puede leer CD musicales, y CD-ROM estándar. Los lectores antiguos de DVD no pueden leer los CD grabables, ya que estos utilizan una longitud de onda de 640 nm (rojo) en lugar de los 780 nm (infrarrojo) que utilizan los CD ROM normales. Los actuales DVD que pueden leer CD grabables utilizan dos láser, uno para leer los DVD y otro para los CDR o grabables.

4.4.6.2

DVD-Recordables. DVD-R y +R

Al igual que sucede con los CD-ROM, los DVD también pueden grabarse una o varias veces según el tipo de DVD utilizado. El más utilizado es el DVDRecordable (grabable) que admite una única grabación, aunque dicha grabación pueda ser realizada en varias sesiones. Actualmente se fabrican dos formatos distintos de DVD Recordables denominadas DVD-R y DVD+R. ¾ DVD-R: ha sido desarrollada por un grupo de empresas entre las que destaca la empresa Pioneer con una orientación muy encaminada al campo del cine y su distribución, por lo que está avalada por DVDForum que es una asociación de empresas relacionadas con las tecnologías del cine. ¾ DVD+R: es un formato diseñado por una asociación de empresas denominadas DVD+RW entre las que se encuentran los principales fabricantes de electrónica de consumo y ordenadores como Sony, HP, Philips,... Ambos formatos mantienen características similares en cuanto a capacidad y velocidad de transferencia de datos, pero no son compatibles entre sí, por lo que mantienen una gran rivalidad de mercado intentando, cada una de ellas, desbancar a la otra y mantener su estándar como el más utilizado. Al no ser compatibles, podremos encontrar en el mercado unidades DVD, tanto lectoras como de grabación, con formato +R y –R, aunque en la actualidad, la mayoría de dispositivos DVD para ordenador implementan los dos formatos, tanto en grabación como en reproducción. Sin embargo, en el campo de los lectores y grabadores de DVD para uso doméstico, o utilizan un formato o el otro, pero no ambos al tiempo. 4.4.6.3

DVD-RAM

Sustituto del DVD-RW. Este formato admite la función de regrabación hasta 100.000 veces. De momento estos discos no se pueden leer en unidades lectoras de DVD, pero sí en algunas unidades grabadoras o regrabadoras de DVD que incluyen la posibilidad de grabar también discos DVD-RAM. Dependiendo del número de caras utilizadas se distinguen los siguientes tipos: Type I -> doble cara -> 5,2 GB Type II -> simple cara -> 2,6 GB Se sigue utilizando la tecnología de cambio de fase para la grabación de los discos. Los DVD-RAM se utilizan también en algunos grabadores domésticos de DVD que, entre otros formatos admitidos, implementa el DVD-RAM para realizar las pruebas de grabación. Cuando se inserta un DVD-RAM en una

grabadora de DVD, que admite este formato, el sistema trabaja con él como si de un disco duro se tratara. 4.4.6.4

DVD-ReWritable. DVD-RW y DVD+RW

Creados por las mismas empresas que los DVD-R y DVD+R, respectivamente, podríamos considerarlos los sustitutos del CD-RW. Este formato admite la función de regrabación, y no necesita de los láseres más potentes utilizados en los DVD-/+R y DVD-RAM. Al igual que sucedía con los DVD-/+R, los formatos DVD-RW y DVD + R no son compatibles entre sí y tampoco lo son los formatos DVD-RAM y DVD/+RW. 4.4.6.5 DVD-Audio Formato para la industria musical. Este formato admite múltiples técnicas de sonido. Se consigue una elevada calidad de sonido gracias a la incorporación de formatos digitales como Dolby AC-3 [con el certificado THX (Tomlinson Holman Experiment)], MPEG-Audio, o PCM en sus dos formatos DTS (Digital Theater Systems) Digital Surround y SDDS (Sony Dynamic Digital Sound).

4.4.6.6

DVD-Vídeo

Formato para la industria cinematográfica, destinado al campo doméstico y futuro sustituto de los vídeos VHS. La grabación de una película de 2 horas a 25 imágenes por segundo ocupa 300GB de almacenamiento. Para reducir este tamaño se recurre a la compresión de las imágenes. La eficacia del sistema de compresión dependerá del tramado de las imágenes. Cuanto más simple sea una imagen menos espacio ocupará en el DVD, es decir más eficaz será la compresión aplicada. Por esta razón la relación entre el espacio requerido y la duración de una película será un valor relativo, que variará de unas películas a otras, pero a pesar de esto se puede calcular estadísticamente un valor medio que es el que se asigna cuando se da un dato como por ejemplo 4,7 GB/33 min. La reproducción de las películas en DVD requiere por tanto una descompresión que se puede hacer de 2 formas: •

Por hardware (mediante componentes electrónicos)

•

Por software (mediante algoritmos de programación)

La descompresión por hardware se realiza mediante tarjetas descompresoras MPEG-2 que libera al microprocesador de la mayor parte de las tareas inherentes a esta descompresión, dejando suficientes recursos para otras aplicaciones.

La descompresión por software requiere que todas las tareas inherentes a la descompresión las realice el microprocesador. Sólo los microprocesadores más potentes son capaces de realizar la descompresión con la suficiente velocidad para que la reproducción no se vea afectada por el retardo en el tiempo de descompresión. Las películas grabadas en DVD permiten: •

El formato 4:3 utilizados en TV y el formato panorámico 16:9 utilizado en el cine.

•

8 doblajes diferentes.

•

32 canales para subtítulos.

•

Sonido de alta calidad como el Dolby AC-3 muestreado a 48 KB/s compatible con el sistema Dolby Prologic que es el sistema surround estándar que se utiliza en las películas de Cine.

•

Multi-ángulo que permite la visión de una escena desde distintos ángulos.

•

Comentarios del Director en las escenas más importantes.

•

La división en capítulos para el avance y retroceso digital.

•

Y en general la inserción de actividades multimedia de entretenimiento, didácticas, etc., a las que se puede acceder desde diversas tomas de la película.

El sistema de grabación de sonido en las películas de cine está compuesto por dos canales frontales de música (derecho e izquierdo), un canal central para los diálogos, dos canales traseros para efectos especiales (derecho e izquierdo), y un canal para frecuencias bajas (graves). Esta calidad de sonido es la que se disfruta habitualmente en una sala de cine. El sistema Dolby AC-3 une todos estos canales y los reduce a dos. Para recuperar y separar los canales originales es necesario disponer de un equipo de música que tenga el decodificador Dolby AC-3 al que se enviará la salida de audio del lector DVD. 4.4.6.7

Tamaño

Señalar también que existen dos tamaños para los discos: 8cm y 12 cm y 1,2 mm de espesor. Los de 8cm prácticamente no se utilizan. 4.4.6.8

Velocidad de transferencia

La velocidad estándar para una unidad DVD 1x es de 1,38MB/s, por lo que parte de un valor casi 10 veces superior al de los CD-ROM originales. Para indicar velocidades superiores los fabricantes han optado por utilizar la misma

forma de múltiplos que en los CD-ROM, y la misma nomenclatura 2x, 4x, 8x .... Para calcular la velocidad indicada por la unidad de DVD se multiplica el factor indicado por el valor 1,38MB/s correspondiente al de simple velocidad. 4.4.6.9

Conclusión

Existe una diversidad de formatos no compatibles entre sí que desconcierta y confunde a los usuarios. La razón de esto es que el DVD está aún en sus inicios, y además debe satisfacer a todas los sectores afectados. Por ejemplo las empresas del mundo cinematográfico demandan sistemas antipirateo eficaces, mientras que las empresas de software no quieren oír hablar de este tema. En cuanto a las unidades regrabables, como se ha visto existen dos modelos incompatibles entre sí, a parte de los DVD-RAM, y habrá que esperar a que el mercado se decante por una de las dos como ocurrió con los formatos Beta y VHS en los vídeos domésticos. Actualmente ya se están vendiendo reproductores y grabadoras de doble capa capaces de leer y reproducir todo tipo de formatos, peor aun falta por ver las de doble cara que, si no surge un nuevo dispositivo mejor que el DVD que lo desbanque, las veremos pronto en el mercado.

4.4.7 La tarjeta descompresora MPEG-2 El MPEG-2 es un formato de compresión digital de vídeo utilizado por los DVD y por sistemas comerciales de emisión vía satélite como el utilizado por Canal Satélite Digital, o Vía Digital. Se trata de un sistema de compresión muy eficaz, pero con pérdidas de calidad, por esta razón a veces aparece en la imagen granulado o perfiles poco definidos. Las tarjetas descompresoras MPEG-2 leen la señal de video y sonido comprimido con el estándar MPEG-2, desde un bloque de la memoria RAM del ordenador y, a partir de esta, obtiene las señales de vídeo sonido y control originales. La señal de vídeo se utilizará para sobrescribir con la técnica overlay (sobreimpresión del vídeo decodificado) el área de la pantalla correspondiente, en este caso el monitor se conectará a la tarjeta descompresora MPEG-2 Otra posibilidad es enviar la señal de vídeo decodificada a la memoria de la tarjeta de vídeo a través de bus (PCI o AGP). Este método tiene el inconveniente de utilizar más recursos del sistema. La señal de audio se enviará a la tarjeta de sonido o a un equipo externo con el decodificador Dolby AC-3

4.4.8 Sistemas antipirateo 4.4.8.1

Control de zonas

Es un sistema de seguridad opcional mediante el cual un disco DVD funcionará en determinados reproductores, mientras que en otros no. Las empresas del mundo discográfico están recelosas del sistema DVD para la distribución de sus títulos, por la facilidad para el pirateo que ofrece este sistema. Una de las exigencias de la distribución de películas Norteamericanas es que cuando sale un nuevo título este es emitirá primero en su país, y solo después de un tiempo se distribuye a otras zonas del mundo. Por esta razón se han asignado 6 zonas regionales en todo el mundo para la compatibilidad de DVD, de forma que los estándares utilizados en cada zona sean incompatibles entre sí. A pesar de esta división geográfica hay fabricantes como SAMSUMG que ha sacado al mercado una unidad lectora compatible con todas las zonas. España pertenece a la zona 2. Para la incompatibilidad de las distintas zonas geográficas se utilizan los códigos de zona que son claves que se escriben en el DVD y evitan importaciones ilegales. Por esta causa hay que ser cautos en caso de su compra por Internet. 4.4.8.2 Control anticopia Estos sistemas aún no se han estandarizado, pero las opciones más probables son las siguientes: •

CPS Analógico (de Macrovisión). Control analógico anti-copia para evitar la copia desde nuestro DVD hacia un grabador VHS. Se trata de modular la señal de color con el sistema Colorstripe en los impulsos de borrado que afecta al circuito de CAG (nivel de grabación automático) y de sincronismos del reproductor.

•

CGMS (Copy Generatión Management System). Para el caso de grabaciones digitales. Basado en códigos de protección dominados Iframes en un número elevado de secuencias que especifican si los fragmentos pueden o no ser copiados.

•

CSS (Content Scrambling System). Se trata de una codificación de los datos para evitar la lectura directa de las imágenes desde el disco.

•

Eliminación de la opción guardar del programa de aplicación utilizado para ver el vídeo.

•

Control del pirateo desde el sistema operativo.

•

Separación del bus de datos del DVD del resto de buses del ordenador.

Además de los sistemas anti-copia los DVD disponen de la posibilidad de eliminar determinadas escenas clasificadas de forma que estas no se verán durante la reproducción de la película. A esta opción se la denomina control paterno, y sirve por ejemplo para eliminar secuencias de contenido erótico simplemente pulsando un botón.

4.4.9 Software para grabadoras de CD-ROM y DVD A continuación veremos las posibilidades de copia que nos ofrecen las unidades grabadoras de CD. Existen muchos programas para utilizar con una grabadora/regrabadora de CD-ROM y DVD, entre otros podemos citar Roxio Easy CD Creator, CDrwin, Ahead Nero, BlindWriter, CloneCD y Clone DVD, etc. En la siguiente figura se muestra la ventana de presentación del programa Ahead Nero denominada StartSmart.

Ilustración 4.64 Pantalla inicial del Nero StartSmart

En esta imagen se aprecia que el programa está diseñado para trabajar tanto con CD-ROM como con DVD y sólo tendremos que seleccionar la solapa adecuada según nuestras necesidades. En general los programas para unidades grabadoras permitirán las siguientes opciones: •

Duplicar un disco de datos.

•

Duplicar un disco de música.

•

Crear un disco de datos.

•

Crear un disco de música en formatos mp3 y WMA

•

Crear y restaurar copias de seguridad (Backup).

•

Crear imágenes del CD-ROM o DVD en disco duro o grabar un CDR/RW o DVD-R/RW a través de una imagen en disco.

En las unidades para discos regrabables se añaden las siguientes posibilidades: •

Formatear un disco.

•

Borrar un disco.

•

Utilizar un disco regrabable como una unidad más de lectura/escritura desde el “explorador de Windows”.

Algunos programas, como el CloneCD o el BlindWriter permiten clonar el disco de origen creando copias idénticas saltándose cualquier protección que el original traiga de origen. Cuando se graba un disco de datos CD-R/ o DVD-/+R, tendremos las opciones de cerrar el disco o sólo la sesión manteniendo el disco abierto. En el caso de cerrar solo la sesión, podremos grabar en una nueva sesión más datos en el disco justo a continuación de lo grabado anteriormente, pero si cerramos el disco, no podremos volver a grabar más datos en dicho disco aunque aún quede mucho espacio libre en el mismo. Cuando se ha dejado un disco abierto para poder grabar datos en mas sesiones, el disco no será utilizable desde un lector normal de CD-ROM o DVD hasta que el disco se haya cerrado; sólo podrá ser visto su interior con el propio grabador de CD-ROM o DVD. Con el programa Roxio DirectCD se puede utilizar un disco regrabable como si fuera un disco más de lectura/escritura desde el “explorador de Windows” .Es necesario hacer un Formateo desde el propio Adaptec para que el sistema reconozca los datos como si se tratara de una unidad de almacenamiento masivo estándar (este formateo puede durar hasta 90 minutos en una grabadora de doble velocidad). De esta forma podremos utilizarlo como si fuera otro disco duro, podremos grabar datos en él sencillamente arrastrando dichos archivos o carpetas desde el “explorador de Windows” .De igual modo se pueden borrar archivos y carpetas, o crear carpetas. Adaptec incorpora un driver denominado “Adaptec Reader” que sirve para que nuestros CD regrabables puedan ser leídos por las unidades de otros ordenadores aunque no tengan unidades para discos regrabables. Bastará con instalar dicho controlador en el otro ordenador, pero solo funciona bien con las unidades compatibles Multisesión. Windows XP también dispone de la posibilidad de grabar datos directamente desde el Explorador de Windows en un disco grabable o regrabable. Para habilitar esta posibilidad haremos lo siguiente: Doble clic en Mi PC Î Clic derecho en la unidad de grabación Î Propiedades Î Solapa Grabación Î Marcar la casilla: Habilitar grabación de CD en esta unidad.

4.4.10 Fallos comunes a la hora de grabar un CD o un DVD La bandeja de carga no se abre: Seguramente hay algún programa que se está ejecutando actualmente y que ha capturado esta función, también puede ser el propio software de grabación. El proceso de grabación se interrumpe debido a un buffer vacío: Cuando se queda el buffer de datos (pila de datos) vacío se interrumpe la grabación y se estropeará el disco. Si el lector de CD-ROM o DVD es lento, y los datos están compuestos por muchos archivos pequeños o cuando la lectura del disco tiene muchos errores debido a la suciedad o arañazos en la superficie del disco, ocurre este error de buffer de datos vacío. Para evitar estos errores, conviene que durante la operación de grabación se cree una imagen del CDROM o DVD original en el disco duro, de esta forma, no importa que la lectura del CD-ROM o DVD original sea lenta, ya que cuando estemos grabando, la lectura de los datos se realizará del disco duro, que normalmente es muy. Así, conseguiremos que el buffer del grabador no se vacíe debido a suciedad o arañazos en el soporte original. Ninguna unidad lee los CD o DVD grabados excepto la nuestra: Esto ocurre cuando se ha dejado el disco abierto, y no se trata de un error, simplemente el disco está aún en proceso de grabación. Se solucionará cuando se cierre el disco. También puede ocurrir esto con los regrabables. No lee los CD-ROM de color Verde: Los diferentes colores de las superficies de los CD-ROM indican diferentes materiales, con sus correspondientes propiedades de reflexión de cada uno. Los CD verdes son los de peores propiedades de reflexión, así que resultan los más difíciles de leer por las unidades. Un CD hace mucho ruido: esto lo produce seguramente por una vibración debida a una inestabilidad durante el giro del disco. Si se ha pegado un etiqueta adhesiva seguramente sea la culpable. También puede ser que la abrazadera de sujeción del disco esté defectuosa, pero en este caso el ruido lo producirán la mayoría de CD’s que se introduzcan en la unidad lectora.

4.5 Instalación de una unidad de CD-ROM o DVD El proceso de instalación es idéntico en las unidades de CD-ROM o DVD e independientemente de que se trate de una unida de lectura o de grabación, por tanto, se tratará la instalación de forma genérica para ambos dispositivos.

Ilustración 4.65. Conectores traseros de una unidad SCSI (Se aprecia el terminal resistivo característico de los buses SCSI)

4.5.1 Pasos a seguir para la instalación de una unidad CD-ROM o DVD 1. Determinar si se va a instalar una unidad IDE o SCSI. 2. Si la unidad es SCSI necesitará una tarjeta SCSI, si ya dispones de una tarjeta SCSI, ésta servirá. 3. Al adquirir la unidad lectora, es conveniente asegurarse de que nos entregan un disco con los drivers y utilidades del fabricante, aunque actualmente Windows Me y XP detectan e instalan automáticamente la mayoría de las unidades que hay en el mercado, nos podrían servir para utilizar en sistemas operativos más antiguos como el Windows 98 . 4. Desconecta el ordenador de la red eléctrica. 5. Descargar el cuerpo de electricidad estática mediante una pulsera antiestática. 6. Abre la carcasa del ordenador. 7. Retira los tornillos de fijación de la unidad antigua a la carcasa. 8. Retira los cables de datos y de alimentación de la unidad antigua. 9. Configura los puentes (jumpers) que se encuentran en la parte trasera de la unidad que se va a instalar.

Ilustración 4.66. Conectores de Alimentación y BUS IDE

•

Si se trata de una unidad IDE tendremos las siguientes posibilidades: i.

Elegir el canal primario o el secundario. 1. Ponerla como maestra 2. Ponerla como esclava.

Si la unidad nueva es un lector de CD-ROM o DVD y va a compartir el canal IDE con un disco duro o con una unidad de grabación de CD o DVD, conviene que se configure como secundario, dejando al disco duro o unidad de grabación como primario. Siempre que sea posible, optaremos por poner la unidad de lectura en un canal distinto a la unidad de grabación.

Ilustración 4.67. Detalle vista posterior del CD-ROM y de los puentes de configuración.

•

Si se trata de una unidad SCSI: i.

Seleccionar el número de dispositivo para la controladora SCSI.

ii.

Es aconsejable dejar los números bajos para discos duros, y los altos para otros dispositivos como las unidades CD-ROM. Como el 7 suele utilizar la propia tarjeta, recomendamos utilizar el 6, 5, o 4 si es posible.

iii.

No hay que olvidar que el cable debe estar terminado por una terminación resistiva que normalmente se coloca en el último dispositivo de la cadena SCSI.

Ilustración 4.68. Conexión de dispositivos SCSI

10. Conecta el cable de datos adecuado. Debemos asegurarnos de que el hilo de color rojo del mazo cables, se hace coincidir con el terminal número uno del conector, para lo cual, deberemos introducir el conector atendiendo a las muescas de referencia existentes en el macho y la hembra. Si la unidad es IDE (recuerda que se pueden poner hasta 4 dispositivos IDE) y sólo se dispone de un disco duro que se encuentra en el primer

canal IDE, lo aconsejable es poner la nueva unidad en el segundo canal IDE como maestro. Si el dispositivo se conecta a un canal IDE que ya tiene conectado otra unidad, la conexión se realizará como se indica en la siguiente ilustración.

Ilustración 4.69 Conexión de dos dispositivos de almacenamiento en un mismo canal IDE.

11. Conecta el cable de alimentación.

Ilustración 4.70. Conexiones traseras en las unidades IDE.

12. Conecta el cable de sonido desde la unidad a la tarjeta de sonido (este cable nos lo proporcionará el vendedor en el momento de la adquisición del lector). Si el sistema de sonido está integrado en la placa madre, el conector tendremos que buscarlo en el manual de la placa madre.

Ilustración 4.71 Conexión del cable de audio del CDROM o DVD a con la tarjeta de sonido (izquierda) y con la placa madre (derecha).

13. Coloca la unidad en su alojamiento dentro de la carcasa (hueco de 5 ¼”). Se introducen desde la parte frontal hacia el interior. Normalmente basta con retirar una tapa de la parte frontal que lleva un sencillo sistema de anclaje que se libera a presión simplemente con un destornillador plano. En algunos casos, detrás de la placa de plástico se encuentra otra metálica sujeta únicamente por unos puntos que nos permiten quitarla fácilmente haciéndola bascular repetidamente. Los cables deberán haber sido conducidos a través de esta abertura antes de conectarse a la unidad. Los pasos 11, 12 y 13 pueden realizarse en sentido inverso, dependiendo de la longitud de los cables y habilidad del operador.

Ilustración 4.72. Detalle de la colocación de las unidades CD-RW y DVD-RW en la carcasa.

14. Fija la unidad a la carcasa utilizando los tornillos de la unidad antigua, o los que nos proporcionó el vendedor (es conveniente adquirir estos tornillos cuando se compra la nueva unidad para no llevarnos la desagradable sorpresa de que no tenemos tornillos de fijación o que los que tenemos tienen distinta rosca). 15. Cierra la carcasa del ordenador y conectar a la red eléctrica. 16. Inicia el ordenador. 17. Ahora tenemos que conseguir que el sistema reconozca la unidad de CD-ROM que acabamos de instalar, para ello: •

En MSDOS: a. Hay que instalar el controlador de CD-ROM. Normalmente el disco que acompaña a la unidad tendrá un archivo llamado: instalar.bat, instalar.exe, setup.exe, que utilizaremos para esta instalación. Estos archivos copian el driver en el disco duro, y modifican los archivos config.sys y autoexec.bat del ordenador. b. Reiniciaremos el ordenador y comprobaremos que todo funciona correctamente.

•

En Windows 3.XX a. Este sistema operativo reconoce el CD-ROM a partir de los instalados en MSDOS, así que habrá que proceder con la instalación en MSDOS según el apartado anterior, y no habrá ningún problema.

•

En Windows 95/98 a. Al arrancar el ordenador reconocerá el nuevo hardware y se instalará automáticamente. En caso de que no lo consigamos a la primera, habrá que hacerlo por el sistema de agregar nuevo hardware de forma manual. Si el sistema sigue sin reconocerlo, instalaremos el CDROM en MS-DOS y comprobaremos que funciona correctamente, posteriormente lo deberá reconocer Windows sin problemas.

•

En Windows Me/2000/2003/XP a. Al arrancar el ordenador reconocerá el nuevo hardware y se instalará sin problemas. No será necesario utilizar el driver del fabricante.

Un controlador erróneo o mal instalado suele provocar el bloqueo del sistema cuando el sistema intenta acceder a los datos de un CD-ROM. En este caso no hay más remedio que utilizar el controlador (driver ) original del fabricante. Si no disponemos de espacio en el interior de la carcasa, siempre podemos ampliar el ordenador con una unidad CD-ROM externa. Existen varias posibilidades para elegir una unidad externa, pero hoy por hoy, la que presenta una mejor relación calidad/precio, es la unidad externa con conexión USB-2.0. También existen unidades que se conectan por puerto paralelo (centronics), que ya están obsoletas y son muy lentas, y unidades que se conectan mediante el BUS FireWire IEEE 1394 que son más caras que las que utilizan el bus USB y no mejoran sustancialmente sus características.

4.5.2 Problemas que se pueden encontrar Al reproducir un CD Causa: de audio en la unidad de CD-ROM o DVD, no suenan los altavoces.

•

El cable de audio no se ha conectado correctamente.

•

El mezclador de audio tiene apagado el canal correspondiente al CD.

•

La unidad falla.

Solución: •

Verifica las conexiones del cable de audio, las conexiones de los altavoces, los controles de volumen y balance del mezclador de audio de Windows, comprobando que está activo el canal adecuado en la tarjeta de sonido.

•

Conecta los auriculares a la parte frontal y pulsa el play para escuchar un CD de audio. De esta forma se comprueba de forma básica que la unidad funciona.

No reconoce la Causa: unidad o no se enciende el piloto indicador durante el arranque del sistema. El sistema no Causa: reconoce a la unidad.

•

El cable de alimentación no está bien conectado.

•

El cable de datos IDE no está bien conectado.

El sistema reconoce Causa: la unidad, pero no reconoce los discos.

•

El cable de datos IDE no está bien conectado.

•

La unidad se ha roto. Lo más probable es que se haya desajustado la OPU del sistema de lectura/escritura. La solución sería cambiar la OPU, pero posiblemente sea más rentable cambiar la unidad por una nueva.

El MS-DOS no Solución: • reconoce la unidad.

Comprobar que en el autoxec.bat se encuentra la siguiente línea, u otra similar:

C:\path\msCDex.exe /d:msCD001 /M:8 /V • Comprobar que en el fichero config.sys se encuentra la siguiente línea u otra similar:

La bandeja de carga Causa: del disco no responde al botón de expulsión.

Device=C:\path\sbide.sys /D:MSCD001 /V /P:1F0,14 • Una aplicación que se está ejecutando actualmente la tiene capturada esta función. •

El cable de datos IDE no está bien conectado.

Tabla 4-15 Posibles averías en unidades de CD-ROM y DVD.

4.6 Copias de seguridad Existe una gran variedad en la oferta de unidades de backup para la realización de la copias de seguridad de los datos. De hecho la elección de la unidad adecuada es un factor determinante en el diseño de un sistema, en el que los datos tienen un valor inestimable. A un sistema de copias de seguridad se le debe pedir que admita grandes capacidades de almacenamiento, alta fiabilidad, larga duración del soporte, alta velocidad de transferencia de datos, bajo coste por MB de almacenamiento, interfaz sencillo, y software especializado que evite al máximo el error humano.

4.6.1 Conexión de las unidades al ordenador Dentro de la amplia gama de las unidades de backup que se pueden encontrar en el mercado, podemos diferenciar en cuanto a la conexión del dispositivo con el ordenador los siguientes grupos: •

Unidades externas con conexión al puerto paralelo: Las unidades externas en general tienen la ventaja de que son portátiles con lo que se pueden llevar los datos de un ordenador a otro de forma muy sencilla. El mayor inconveniente de esta conexión es que el puerto paralelo alcanza una transferencia máxima de los datos de 3,3MB por minuto. Cuando se

utiliza el puerto paralelo, hay que asegurarse que se ha seleccionado en la BIOS el modo EPP o ECP del puerto paralelo. •

Unidades con conexión a un bus SCSI: Este es muy rápido y asegura una transferencia de datos muy elevada. Se utiliza tanto unidades externas como internas.

•

Unidades con conexión al bus IDE: Es un bus rápido aunque no tanto como el SCSI. Solo se utiliza con unidades internas.

•

Unidades con conexión al puerto USB: Son unidades portátiles que utilizan las ventajas de este puerto para la transferencia rápida de los datos. Dada la popularidad que están tomando estas unidades, es presumible que en el futuro dejen de fabricarse las unidades con conexión al puerto paralelo, produciéndose una migración hacia este puerto que ofrece características muy superiores.

4.6.2 Unidades para copias de seguridad Entre los dispositivos más conocidos para la realización de copias de seguridad podemos citar los siguientes: •

Unidades ZIP de la empresa Iomega.

•

Unidades Streamer o unidades de cinta

•

Discos duros extraíbles

•

Unidades M.O. (magneto ópticas)

•

Grabadoras de CD.

4.6.3 Políticas para copias de seguridad Las copias de seguridad deben realizarse periódicamente ya que ningún sistema está libre de una eventual avería o error humano. Se trata de un proceso que lleva varias horas generalmente, ya que los volúmenes de datos son cada vez más grandes, y además tiene el inconveniente de que necesita prácticamente toda la potencia del microprocesador central para realizar la operación, dejando el ordenador inutilizable para otras aplicaciones mientras se realiza la copia de seguridad. Una posible política para las copias de seguridad es su realización diaria en una empresa para salvaguardar la integridad de los datos. Esto implica que durante un periodo diario, generalmente el de menor actividad en el ordenador, se realizará la copia. Para asegurar los datos puede utilizarse un soporte diferente para cada día de la semana, por ejemplo uno para el lunes, otro para el martes, y así sucesivamente. De esta forma a la siguiente semana se sobrescribirán los soportes diarios con los nuevos datos. La ventaja de este

sistema es que si hay una avería con pérdida de datos, y además ha influido de alguna forma en la última copia de seguridad tomada, el resultado será que hemos perdido los datos, pero como tenemos en un soporte diferente la copia de seguridad del día anterior, la gran mayoría de los datos se podrán recuperar, a falta únicamente de los datos generados el día de la avería. El mayor inconveniente de esta política para copias de seguridad es la cantidad de tiempo requerido en cada proceso de copia. Por ello se utiliza generalmente un sistema incremental de datos. En un sistema incremental de datos se puede seguir la siguiente política de copias de seguridad: El primer día de la semana se realiza una copia de seguridad completa del sistema, lo que implica una duración del proceso para este día igual a cualquiera de los días del caso anterior. El segundo día de la semana, sólo se copiarán los datos generados ese día, con un ahorro de tiempo muy significativo. Los demás días de la semana se proseguirá con el sistema de copia incremental copiando únicamente los datos generados cada día. Este modo de funcionamiento complica un poco la restauración de los archivos en caso de que sea necesario. Ya que implica que primero se restaurarán los del primer día de la semana, después los del día siguiente, y así hasta el último día. Además no se puede continuar con un proceso de copia incremental indefinido, ya que si han pasado muchos días el modo la restauración de archivos será muy complicado, y perderemos fiabilidad en los datos. Por esta razón lo recomendable puede ser que al comienzo de cada semana o periodo elegido se realice una copia de seguridad completa, y durante las siguientes sesiones de copia del periodo se utilice el sistema incremental de datos. Supongamos que hemos elegido un soporte de cinta para la copia de seguridad, donde los datos se guardan de forma secuencial. Al comenzar el periodo se realiza la primera grabación con todos los datos del sistema, esto se grabará automáticamente al principio de la cinta, al día siguiente se utilizará el proceso incremental de datos, con lo que los nuevos datos se grabarán a continuación del último dato que se grabó en la sesión anterior y así sucesivamente aumentando la capacidad utilizada en la cinta. Como se ve el sistema de grabación incremental de datos necesitará mas espacio en el soporte que el sistema convencional.

4.6.4 Los más utilizados Pero las empresas ante todo necesitan fiabilidad y rapidez, y en este sentido ganan las unidades MO, siendo las más fiables y con interfaz SCSI, las más rápidas.

En cuanto a popularidad seguramente las unidades ZIP hayan sido los soportes más utilizados para la grabación de copias de seguridad, pero actualmente tienen una fuerte competencia por parte de las grabadoras de CDRW y, sobre todo, de las unidades DVD-/+RW, en el sector doméstico.

4.6.5 Tecnología MO Los discos MO (Magneto Optical) utilizan un láser óptico y un campo magnético para la grabación de los datos. Los principales beneficios de esta tecnología son su alta fiabilidad y su bajo coste por MB almacenado. 4.6.5.1

Principio de funcionamiento

Los discos MO están cubiertos de un material especial que puede ser magnetizado, pero sólo a una temperatura cercana a los 300ºC, Hecho por el cual no le afectan los campos magnéticos a temperatura ambiente. Los dispositivos magnéticos normales como los discos duros y los discos flexibles, pueden perder los datos debido al efecto de campos magnéticos próximos. Utilizan un láser para calentar hasta 300ºC la superficie del disco durante la grabación de datos, permitiendo que de esta forma que los datos sean grabados mediante la aplicación de un campo magnético. Para la lectura se utiliza el mismo láser pero a baja temperatura.

Ilustración 4.73. Unidad 5.2 GB 5.25” Magneto Optical External Drive de Mitsubishi

La cara grabada es altamente reflexiva debido al campo magnético aplicado. La luz láser se envía polarizada a la superficie del disco, si el área del disco donde incide tiene una carga positiva es reflectada en una dirección, pero si la carga es negativa, la polarización se rota ligeramente, lo que hará que un receptor (sensor) óptico detecte esta variación en la polarización de la luz. 4.6.5.2

Características generales

Otras ventajas de este sistema de grabación son: La información puede ser borrada y escrita hasta 10 millones de veces.

Los discos MO tienen una esperanza de vida de 100 años. La velocidad de lectura y escritura es muy rápida. Velocidad de giro del motor de 3600 rpm. Tiempo de acceso 25 ms. 10 MB/s con interfaz SCSI. 4.6.5.3 Ejemplo práctico Modelo RMO-S551/S de Sony ESPECIFICACIONES Model Number (Modelo) Product Category (Ext/Int) Maximum Capacity of Hardware (Capacidad de almacenamiento) TRANSFER RATE Sustained (Velocidad de transferencia sostenida) Burst Transfer Rate (Velocidad de transferencia en modo ráfaga) Access Time (Tiempo de acceso) Latency (Tiempo de latencia) Disk Rotational Speed (velocidad de rotación del disco) Load Time (Tiempo de carga) Eject Time (Tiempo de expulsión) BUFFER MEMORY (Buffer de memoria) INTERFACE (Conexión) LOADING MECHANISM (Mecanismo de carga) RELIABILITY(Fiabilidad) MTBF * En este apartado se MSBF muestran parámetros MTTR estadísicos relacionados con Bit Error Rate la tasa de fallos Disk “FORMAT” (Formato de los discos) Rotational Mode (Modo de rotación) Modulation Code (Modulación de código) Dimensions (WxHxD) (Dimensiones)

RMO-S551/S Ext. MO Drive 5.2 GB 5.07 MB/s to 2.48 MB/s (5.2 GB media) 3.0 MB/s (Async., Max.) 25 ms (Avg., Typ.) 8.3 ms / 9.1 ms (Avg.) 3,300 rpm / 3,600 rpm 5.5 s 3.5 s 4 MB SCSI-2 Fast Motorized load and eject 100,000 POH More than 750,000 cycles 30 Minutes 10(-17) bits

Continuous / Composite (ISO/IEC 15286) ZCAV: Zoned Constant Angular Velocity RLL (1,7) Run Length Limited Coding 8.37 x 2.87 x 11.62 inches 211 x 70 x 293 mm 10 lb 14.4 oz Weight (Peso) 4.9 kg Horizontal or Vertical MOUNTING (Montaje) ACCESSORIES (Accesorios) One blank 5.2 GB Included MO disk Driver for Included Macintosh® systems Drive for Windows Included ® systems Included AC power cord Included User manual Power Requirements (Requerimientos de la red 100 to 240 V AC +/- 10%

eléctrica de alimentación) Current Consumption (Consumo de corriente) Power Consumption (Consumo de potencia) Operating Temperature (Rango de temperatura de funcionamiento) Non-Operating Temperature (Temperaturas a las que deja de funcionar) Operating Humidity (Humedad de funcionamiento) Accoustic REGULATORY COMPLIANCE (conformidad con las siguientes normas de regulación)

Limited Warranty (garantía)

50 / 60 Hz +/- 5% 0.60 to 0.35 A (Max.) 40.0 W. (Max.) 40° F to 113° F 5° C to 45° C -22° F to 140° F -30° C to 60° C 10% to 90% (non-condensing) 45 db (A) (Max.) UL 1950 2nd Edition, USA CUL CSA C22.2 No. 950, Canada DHHS Laser Compliance 21 CFR Subchapter J, USA TUV Certification according to EN 60 950, Europe TUV Certification according to EN 60 825, Europe EN55022 Class B IEC801-2, IEC801-3 12 months fROM date fo purchase

Tabla 4-16 Características reales de una unidad MO.

4.6.6 Unidades ZIP Se trata de unidades fabricadas por la firma Iomega. Existen muchos modelos para toda una gama de soluciones de backup, desde las más sencillas y lentas de bajas capacidades, hasta las más rápidas y de elevadas capacidades. 4.6.6.1

Distintas versiones

Existen versiones internas y externas, pero las más vendidas son las unidades externas con conexión al puerto paralelo. Se pueden encontrar actualmente con capacidades desde 100MB hasta 5,2GB. Pueden encontrase también unidades ZIP con Ilustración 4.74 Soporte de datos ZIP. conexión SCSI con una velocidad muy superior a las conectadas al puerto paralelo. Existen modelos que son compatibles con los discos flexibles de 3 ½ como la LS-120. Estas unidades serían una buena opción a la disquetera de 3 ½. Se conecta a un bus EIDE y, al arrancar el ordenador, la reconoce automáticamente como una disquetera más asignándole la unidad “B:”. También, se puede asignar la unidad “A:”, pero es necesario adquirir una tarjeta controladora especial. Permite escribir y leer discos flexibles de 3 ½ a

mรกs del doble de velocidad que una disquetera convencional, utilizando discos LS de 3 ยฝ que tiene una capacidad de 100MB. 4.6.6.2

Instalaciรณn de una unidad ZIP con conexiรณn al puerto paralelo

1ยบ Comprobar el material incluido en el KIT: Unidad ZIP, F.A. (Fuente de alimentaciรณn) externa, cable para el puerto paralelo, disco con utilidades y drivers para la instalaciรณn, manual de instrucciones. 2ยบ Apagar el ordenador y desconectar el cable de la impresora del extremo conectado al puerto paralelo del ordenador.

Ilustraciรณn 4.75. Unidad ZIP.

3ยบ Conectar el cable paralelo incluido en el KIT desde la unidad ZIP hasta el puerto paralelo del ordenador. 4ยบ Conectar el cable de la impresora (el extremo que se encontraba conectado al puerto paralelo del ordenador) a la unidad ZIP. Para poder imprimir la unidad ZIP deberรก tener conectada la alimentaciรณn. 5ยบ Conectar la F.A. a la unidad ZIP por el extremo de la clavija hembra, y a una toma de la red elรฉctrica por el extremo del otro cable preparado para tal fin. 6ยบ Arrancar el Ordenador. 7ยบ Configurar en la BIOS la opciรณn PARALELL PORT MODE con el parรกmetro EPP+ECP y guardar la configuraciรณn. 8ยบ Desde Windows 98 arrancar el disco de instalaciรณn que se incluye en el KIT. El programa instalarรก la unidad y le asignarรก la siguiente letra de unidad disponible. 9ยบ Instalar las utilidades que se incluyen en el disco.

Ilustraci贸n 4.76. Vista posterior de una unidad ZIP.

5 Tarjetas gráficas. 5.1 El sistema gráfico. Los programas generan constantemente datos e imágenes que se ven en el monitor gracias al sistema gráfico. En este podemos diferenciar varios elementos: el monitor, la tarjeta gráfica y los drivers o controladores software que permiten que los programas puedan entenderlos y manejarlos. Cada uno de estos elementos cumple una Ilustración 5.1 Tarjeta gráfica función distinta dentro del sistema gráfico, pero tienen algunas características comunes que deben ajustarse entre sí para un máximo rendimiento del sistema. De este modo, de entre las características comunes, el dispositivo más lento o menos potente determinará las capacidades gráficas del sistema. Por ejemplo, de poco nos serviría tener la mejor tarjeta gráfica del mercado si disponemos de un monitor VGA que sólo permite trabajar a una resolución de 800 x 600 puntos, y viceversa, de poco nos serviría tener el mejor monitor del momento, si nuestra tarjeta gráfica no dispone de un procesador gráfico bueno. La tarjeta gráfica es, por tanto, el dispositivo encargado de generar las imágenes que serán mostradas por el monitor a petición de los programas. Tiene que ser un dispositivo muy veloz, puesto que tiene que transformar, en tiempo real, la información que los programas le dan, que puede estar constituida de cientos de millones de puntos o triángulos (unidad mínima de representación en entornos 3D), en información gráfica que pueda ser representada en el monitor a una velocidad superior a 25 imágenes por segundo, para que el ojo humano no detecte parpadeo y entienda la imagen como una imagen continua en movimiento. El monitor visualiza la información que se genera en los programas a través de la tarjeta gráfica. Los principales parámetros que determinan la calidad de un monitor son: el tamaño, la resolución, la profundidad de color y la frecuencia de trabajo. Los driver son programas que sirven de interfaz entre los programas y la tarjeta gráfica y que son suministrados directamente por el fabricante de la tarjeta gráfica, de forma que los programadores no tengan que preocuparse de qué tarjeta gráfica se utilizará en un sistema u ordenador concreto y qué tipo de

programación o comandos necesitará para funcionar correctamente. Digamos que el driver se encarga de transformar o traducir unas órdenes o comandos gráficos genéricos, proporcionados por los programas, en órdenes o comandos gráficos comprensibles por la tarjeta gráfica en cuestión. De todos modos, todas las tarjetas gráficas mantienen compatibilidad con el modo estándar VGA, que utilizan en el proceso de arranque del ordenador hasta que hacen acto de presencia los drivers correspondientes instalados en el sistema operativo. Por tanto, es fácil comprender, que si disponemos de una tarjeta gráfica muy buena, pero no de sus drivers correspondientes, se comportará como una tarjeta básica VGA y no podremos sacarle ningún partido adicional, de ahí la importancia de guardar siempre los drivers que el fabricante nos proporciona cuando compramos la tarjeta gráfica.

5.2 Historia. En 1981 se lanzó el primer PC de IBM con un sistema grafico que solo podía trabajar en modo texto, es decir con los símbolos gráficos del código ASCII, que se denominó MDA (Monochrome Dispay Adapter). Seguidamente sacó el sistema grafico CGA(Color Graphics Adapter) con una resolución de 320x200 y una profundidad de cuatro colores. Este fue el primer sistema grafico verdadero que permitía crear dibujos e imágenes en la pantalla del ordenador. Constaba de una matriz de puntos con 320 Ilustración 5.2 Tarjeta gráfica columnas por 200 filas que abarcaban toda la pantalla del monitor. El número total de puntos de esta matriz era de 64.000; de esta forma cada vez que el procesador principal del ordenador creaba una imagen tenía que dibujar esos puntos en la memoria de vídeo. La razón de que el número de columnas fuera diferente al número de filas fue para intentar mantener la relación de aspecto 4.3 de una televisión. Como los datos en la memoria se escriben con bits que sólo pueden representar los valores 0 y 1, cada punto de la pantalla necesitaba 2 bits para asignar el color de cada punto: 00= primer color, 01= segundo color, 10= tercer color y 11= cuarto color. Así pues, el número de bits necesarios para dibujar una imagen completa era de 128.000 (dos bits de color para cada punto). Como en la memoria los bits se agrupan de 8 en 8 formando las bytes, necesitaba un cantidad de memoria igual a 16000 bytes (16 KB). Por esa misma época un fabricante independiente llamado Hércules sacó al mercado su propia tarjeta grafica con una resolución de 720x348 llamada HGC (Hercules Graphics Cards), fue muy popular ya que

prácticamente doblaba la resolución de la CGA, siendo muy adecuada para programas de CAD. En1984 IBM lanza su sistema gráfico EGA (Enhanced Graphics Adapter), con una resolución de 640x350 y una profundidad de color de 16 colores; en 1987 evolucionó al sistema gráfico VGA(Video Graphics Array), con una resolución de 640x480 y 16 colores, que se convirtió en el estándar más popular de sistemas gráficos. A partir de este momento aparecen una gran cantidad de empresas independientes con sus propias tarjetas gráficas que genéricamente se denominaron superVGAs , extraVGAs, VGAs ampliados y VGAs extendidos, con resoluciones de 800x600, 1024x768, 1280x1024, 1600x1200 y mayores, capaces de manejar 256, 32.768, 65.536 o 16.777.216 colores. Entre estos fabricantes uno de los estándares más extendidos fue el VESA (Video Electronics Standards Association), TIGA, S3, ATI, etc. Posteriormente la firma “3dfx” protagonizó una gran revolución en sistemas gráficos con su tarjeta gráfica aceleradora 3D “Voodoo”, que dio origen a una nueva carrera para obtener sistemas gráficos más veloces, potentes y eficaces que nos han llevado al momento actual. Hoy día la oferta de tarjetas gráficas es realmente amplia y variada.

5.3 Resolución y frecuencia de refresco. La resolución de un sistema gráfico representa el número de puntos o píxel (unidad de medida gráfica que representa al punto gráfico) que pueden representarse en un monitor, y que, por tanto, es capaz de generar la tarjeta gráfica, tanto en el eje horizontal como en el vertical. La resolución es un parámetro con dos valores, el primero correspondiente al eje horizontal “X” y el segundo al vertical “Y”, así hablaremos de resoluciones de 640x480 píxel hasta más de 2600x1280 píxel. En sistemas gráficos como las impresoras, este dato se da por unidad de longitud, normalmente por pulgadas. La mayoría de las tarjetas gráficas pueden trabajar con varias resoluciones simplemente cambiando el modo de trabajo en el driver que proporciona el fabricante.

Ilustración 5.3. Imágenes representadas a diferente resolución

La matriz de puntos que forma la imagen, debe ser actualizada continuamente, tanto para refrescar la imagen como para modificarla. La frecuencia de refresco vertical es el número de veces por segundo que se refresca la imagen, determina la estabilidad y parpadeo que se producirán en la imagen, esta frecuencia de refresco se mide en Hz (Hertzios). Cuanto mayor sea esta frecuencia de refresco menor será la sensación de parpadeo de la pantalla y menor será el cansancio visual que se sufrirá. Las frecuencias con que se trabaja normalmente van desde los 60 a los 80 Hz, siendo este un parámetro importante que también debe soportar el monitor que vaya a presentar dicha imagen. La mayoría de las tarjetas gráficas actuales soportan bien las frecuencias verticales altas, no así los monitores, siendo este un parámetro determinante del precio, como veremos en el tema dedicado a los monitores. Existe una modalidad de trabajo denominada entrelazado para conseguir frecuencias de refresco mayores de las que realmente soporta la tarjeta. Se trata de refrescar primero las líneas impares y luego las pares, pero no es adecuado para la vista, con lo que es preferible trabajar con un sistema gráfico no entrelazado. Actualmente, aunque algunas tarjetas lo contemplan, está totalmente en desuso.

5.4 Colores. Al número de colores que una tarjeta puede mostrar en pantalla simultáneamente se le denomina paleta de colores. Si tenemos en cuenta que la resolución nos define las características en los ejes X e Y de la pantalla, el color define la profundidad (otra dimensión) de cada píxel (punto gráfico), describiendo el color de dicho píxel. Estos valores de color de cada píxel se guardan en la memoria de vídeo. Cuanto mayor sea el número de colores, mayor será la memoria de vídeo que necesitaremos.

Ilustración 5.4. Paleta reducida de colores

El número de colores de un píxel se guarda en forma de bits en la memoria. Cuantos más bits tenga asignado un punto para la representación de colores mayor será el número de colores, de la tarjeta. Si llamamos “n” al número de bits asignados para el color, podemos calcular el número de colores con la fórmula: Número de colores = 2n 1 bit = dos colores 2 bits = 4 colores 3 bits = 8 colores

16 bits = 65.536 colores (color de alta calidad) 24 bits = 16.777.216 colores (abreviando 16,7 millones de colores o color verdadero)

Ilustración 5.5 Gráfico con 1 bit de profundidad de color

Algunas tarjetas utilizan más de 24 bits para cada punto, pero sólo utilizan 24 para el color, los demás se utilizan para efectos de transparencia, sombreado, superposición, rendering, etc. Para la composición de un color utilizamos el sistema RGB (Red, Green, Blue), que consiste en crear cualquier color del espectro de colores a partir de los tres colores básicos: Rojo (Red), Verde (Green) y Azul (Blue). La tarjeta gráfica guarda en memoria la cantidad de cada uno de estos colores que se utilizará para crear en la pantalla del monitor el color real que se le ha asignado a un píxel. Por ejemplo, en formato 24 bits, se utilizarán 8 bits para el rojo, 8 bits para el verde y 8 bits para el azul. Esta relación también se expresa como 8:8:8, indicando que dispone de 8 bits para cada color básico.

Ilustración 5.6 Gráfico con 8 bits de profundidad de color B/N

Ilustración 5.7 Gráfico con 8 bits de profundidad de color (256 colores)

Una vez que se han guardado en la memoria de vídeo las componentes RGB de cada punto, hace falta un elemento que sea capaz de convertir, en tiempo real, esta información digital (formada por bits) en una señal analógica (en el próximo tema, se justificará el por qué de este cambio), que se enviará al monitor para que dibuje dicho punto en su pantalla. El encargado de esta tarea es el RAMDAC. Este dispositivo Ilustración 5.8. Gráfico con 16 convierte la información digital almacenada bits de profundidad de color en la memoria por cada color en un voltaje determinado que, posteriormente, será enviado por tres terminales diferentes del conector de vídeo denominados R, G y B, hacia el monitor. También envía por otros terminales las señales eléctricas correspondientes a la información de sincronismos que indicarán al monitor cuando se ha terminado una línea (sincronismo horizontal) o una imagen completa (sincronismo vertical).

Cuanto menor sea el número de colores de la paleta, el sistema gráfico trabajará más rápidamente, por esta razón en algunos juegos y aplicaciones se sacrifica el número de colores para obtener más velocidad en los cambios de las imágenes.

5.5 Utilidades y accesorios En el software que acompaña a las tarjetas, además de los drivers, suelen venir algunas utilidades para chequear el sistema gráfico con parámetros indicadores de velocidad, resolución, y otras capacidades del mismo. También hay que tener en cuenta otros extras que pueden incluir las tarjetas gráficas como las salidas para TV y la incorporación de un sintonizador digital que la convierte en un receptor de TV.

5.6 Elementos de la tarjeta gráfica Los elementos principales que hay que tener en cuenta la hora de elegir una tarjeta gráfica son las siguientes:

5.6.1 Procesador gráfico Los procesadores gráficos o GPU (Graphics Processor Unit, unidad de procesos gráficos) básicamente pueden ser de 3 tipos: controladores de imágenes (frame buffer), coprocesadores aceleradores y coprocesadores programables. Los controladores de imágenes, en realidad, no se pueden considerar una GPU, ya que su funcionamiento se basa en que el procesador principal realizará todo el trabajo gráfico: control de ventanas, cursores, etc., mientras que el controlador de imágenes en sí, se limita únicamente a la gestión y mantenimiento de la memoria para que la imagen pueda aparecer en el monitor. Por ejemplo, para dibujar un círculo, el procesador principal deberá encargarse de calcular cada uno de los puntos que formarán el círculo en la pantalla y el controlador gráfico simplemente lo mostrará. Este es el caso de las primeras tarjetas gráficas denominadas VGA (Video Graphic Array) y SVGA (Super Video Graphic Array). Los coprocesadores aceleradores soportan un set (conjunto) de instrucciones fijas (fixed-function coprocessor), descargando al procesador de parte del trabajo gráfico. Para ello intercepta las llamadas relacionadas con los procesos gráficos y, si es capaz, realizará él mismo el trabajo, en caso contrario, se las pasará al procesador principal. Para interceptar las llamadas lo que hace es capturar las interrupciones relacionadas con el proceso gráfico y, cuando un programa realiza una llamada a esta interrupción, la analiza para ver si puede ejecutarla, en caso contrario se

la envía al sistema operativo. Así, por ejemplo, para dibujar una línea, el programa aplicación realizará la petición de interrupción correspondiente e indicará que quiere dibujar una línea, dando como parámetros las coordenadas de los puntos inicial y final de dicha línea. En este caso, el procesador gráfico interceptará la orden y la ejecutará el mismo. Dado que los trabajos gráficos en Windows son limitados y muy repetitivos, y que el diseño de estos procesadores es muy simple, pueden obtener en las operaciones típicas de este sistema operativo rendimientos muy superiores a los de otros procesadores del tipo programable de la gama alta. En otros programas, especialmente con juegos, su rendimiento no es comparable. Algunos de los más conocidos son: 86xxx de S3, P9000 de Weitek, P2000 de Primus technology, 82xxx de Chips and Technologies, Mach X de ATI, 90C3x de Western Digital, ET4000/W32 de Tseng Labs, y GD542x de Cirrus Logic. Los coprocesadores gráficos programables son capaces de realizar cualquier tarea, ya que se trata de auténticos microprocesadores como el propio procesador central del ordenador, así que, necesitará de las subrutinas necesarias para la ejecución de cada tarea. Necesitan su propia memoria de programa diferente de la memoria de vídeo. Es normal que le acompañen otros chips para que le ayuden en las tareas de modelización, zoom, rotaciones, etc. Este es el caso de los modernos procesadores gráficos, que se instalan en las más modernas tarjetas gráficas y que son los que realmente tienen la denominación de GPU (Graphics Processor Unit) o también VPU (Visual Processing Unit). Los fabricantes más relevantes de procesadores gráficos son nVIDIA (http://www.nvidia.com/page/home.html), ATI (http://www.ati.com/products/discontinued.html) y Matrox (http://www.matrox.com/mga/home.htm), aunque hay muchos fabricantes más de renombre entre los que se encuentran Hercules y SIS, entre otros. A continuación se citan las principales características que indican la calidad de una GPU y los valores que alcanzan actualmente: ¾ Tecnología de fabricación o tamaño de los transistores que componen el procesador. Suelen ir un poco por detrás de los procesadores principales, pero cada vez más cerca. En la actualidad se fabrican con tecnologías de 0,13 micras. ¾ Numero de transistores: Se superan los 200 millones de transistores. ¾ Frecuencia de reloj interno de la GPU: Se supera, en las más modernas, el Giga Byte.

¾ Tamaño máximo de los registros internos, Graphics Core: se llega a los 256 bits, muy superior a los registros de los procesadores principales. ¾ Tamaño, en bits, del interfaz de memoria: Alcanza los 128 bits, lo que nos permitirá gestionar módulos de memoria de 128 bits directamente. ¾ Ancho de banda de la memoria: Se supera los 30 GB/s. ¾ Tipo de memoria soportada: DDR SDRAM. ¾ Fill Rate, velocidad o tasa de relleno: Se puede dar en píxel/seg., texel/seg., vértices/seg. y triángulos/seg. Los valores actuales superan: o 6000 millones de píxel/seg. o 8000 millones de texel/seg. El texel podemos considerarlo como el elemento básico de una textura. o 700 millones de vértices/seg. o 50 millones de triángulos/seg. ¾ Memory Data Rate, Frecuencia de la memoria de datos: 1 GHz. ¾ Dual RAMDACs, frecuencia del RAMDAC: 400 MHz. Las tecnologías más modernas empleadas por la última generación de procesadores gráficos son: ¾ Cine FX Engine (NVIDIA): Actualmente en su versión 3.0. Dota a los gráficos animados en 3D de un realismo similar al de cualquier película de cine de alta calidad utilizando una profundidad de color real de 128 bits para el sombreado de vértices que permite una alta precisión de coloridos en la imagen. ¾ UltraShadow Technology (NVIDIA): Técnica de sombreado que permite calcular muy rápidamente la influencia de la sombra de unos objetos en otros de su entorno, dotando de gran realismo a las imágenes generadas en 3D. ¾ Intellisample HCT (NVIDIA): Son un conjunto de técnicas y algoritmos que permiten una muy eficiente compresión de gráficos comprimiendo los colores, texturas y datos del eje Z (3D) a resoluciones superiores a los 1600 x 1280 píxel. ¾ Charisma Engine™ (ATI): Dota a las GPU de ATI de una gran velocidad de proceso en cálculos de iluminación y recorte.

¾ SmartShader™ (ATI): Conjunto de recursos diseñados para optimizar los sombreados de píxeles y vértices. ¾ HyperZ™ HD: Tecnología desarrollada para optimizar la transferencia de datos entre la memoria gráfica y el sistema de modelización 3D, que requiere un gran ancho de banda.

5.6.2 Memoria vídeo La principal misión de la memoria vídeo consiste en almacenar los datos que se muestran en el monitor. Desde este punto de vista, la cantidad de memoria de vídeo determina la resolución máxima y la profundidad de color con la que puede trabajar el sistema gráfico. Por ejemplo, para trabajar con una resolución de 800x600 y una profundidad de color de 32 bits sería necesaria una cantidad de memoria igual a 800 x 600 x 4 byte = 1920KB, es decir, necesitaremos 2 MB de memoria instalada en la tarjeta gráfica. Sin embargo, en las tarjetas gráficas actuales que implementan características 3D, esta no es la única misión, ya que, además de utilizar la memoria para almacenar una imagen digital, se utiliza para almacenar las texturas y otros elementos que el procesador gráfico utilizará para modelizar (rendering) o generar las imágenes que posteriormente se visualizan en la pantalla, necesitando por tanto cantidades superiores de memoria. No debemos confundir esta memoria con la memoria principal, aunque la tarjeta gráfica se comporte como un ordenador en sí, es independiente del sistema central y su memoria también, aunque, lógicamente, existe una cierta conexión entre ambos, de forma que pueden compartir en cierto modo la memoria entre ambos. Por ejemplo, tanto el procesador principal, como el procesador de vídeo, como el RAMDAC tienen acceso a la memoria de vídeo encargada de mostrar la imagen en el monitor, aunque en las tarjetas modernas, el procesador central sólo utilice esta zona cuando está trabajando la tarjeta en modo VGA estándar. En los casos en que la tarjeta utiliza todo su potencial 3d, como puede ser en los juegos, prácticamente todo el proceso lo realiza el procesador de la tarjeta con lo que el central puede descansar de esta tarea y apenas tiene que acceder a la memoria de vídeo. En el caso en que ambos procesadores utilicen la memoria de vídeo, nunca lo harán por el mismo puerto, ya que se podrían interferir entre sí, para ello, las tarjetas de vídeo utilizan unas memorias especiales que tienen dos puertos o canales distintos para leer y escribir la memoria. Por ejemplo, por uno de los puertos escribe los datos el procesador central en la memoria de representación de vídeo y por el otro, lee el sistema de proceso gráfico. Este

tipo de memorias ya estudiado en el tema de 3 de memorias, se denominan VRAM. Por otra parte, las tarjetas con procesadores gráficos necesitan de mucha memoria para realizar sus cálculos y modelizaciones 3D, por lo que, si no vienen dotadas con suficiente memoria, pueden hacer uso de parte de la memoria del sistema, siempre que utilicen un bus AGP para su conexión con la placa madre. De este modo, siempre que pueda utilizará la memoria instalada en la tarjeta, pero cuando ésta se quede corta, utilizará la memoria del sistema. Muchas placas madre que implementan la tarjeta de vídeo, tienen el problema de que, para abaratar costes, no dotan de memoria de vídeo propia a la placa, por lo que comparten constantemente la memoria del sistema con la de vídeo, de forma que si el ordenador no tiene suficiente memoria RAM se quedará lento, al tener que utilizar mucha memoria RAM VIRTUAL en disco duro, que es miles de veces más lenta que la del sistema. Por otra parte, la memoria de video dispone de un canal especial de transmisión con el procesador central que es mucho más rápido (30 GB/s de ancho de banda) que el propio bus AGP (2GB/s) por el que se comunica con la memoria del sistema, de forma que la tarjeta gráfica trabajará a mucha más velocidad con la memoria interna que con la del sistema central. Actualmente, las tarjetas gráficas utilizan memorias del tipo DDR y GDDR3 (Graphics DDR), del tipo SDRAM diseñadas específicamente para trabajar con GPU muy veloces, que alcanzan anchos de banda muy superiores a las utilizadas en las placas madre. En el caso de las memorias GDDR3 tienen un bus de 256 bits, ideal para trabajar con las GPU actuales que disponen de una arquitectura interna optimizada para trabajar con 256 bits. De lo anterior, podemos deducir que, la velocidad y rendimiento de un sistema gráfico depende, en gran medida, del tipo de memoria y capacidad de la misma. Sobre este último factor, la capacidad, las tarjetas actuales suelen venir dotadas con 128 MB de memoria, aunque se fabrican tarjetas profesionales como la GeForce 6800 Ultra de NVIDIA o la Radeon X800 XT Platinum Edition de ATI, con 512 MB de memoria GDD3 de 256 bits, equivalente a 1GB de memoria DDR.

5.6.3 RAMDAC El RAMDAC es el circuito de la tarjeta gráfica encargado de convertir la información digital contenida en la memoria de vídeo, dedicada a la presentación de imágenes, en señales eléctricas analógicas que puedan ser interpretadas por el monitor para representar como una imagen en pantalla. La frecuencia de reloj a la que funciona el RAMDAC determina las frecuencias de refresco que se pueden utilizar en el monitor. A mayor velocidad de refresco

menor será el cansancio visual sufrido. En algunos casos se integra en el mismo chip del procesador gráfico para abaratar costes. En las tarjetas gráficas actuales se llegan a utilizar hasta dos RAMDAC que trabajan a frecuencias superiores a los 400Mhz.

5.7 BUS de conexión AGP y PCI Express El bus de conexión es también un factor determinante a la hora de evaluar la velocidad de una tarjeta. En los primeros PC´s, el bus ISA de 16 bits y 8 Mhz era una buena opción, ya que la cantidad de datos gráficos utilizados era pequeña y la velocidad a la que se movían estos datos por todo el ordenador no era muy grande. Pero, según han ido avanzando los programas y las técnicas de generación de imágenes y, en especial, el avance en los gráficos animados en 3D, se ha hecho imprescindible ir aumentando la velocidad del bus que une al sistema con la tarjeta gráfica, hasta el punto, que hoy en día, es prácticamente el bus más veloz que podemos encontrar en un ordenador. En su evolución, tras el bus ISA se utilizó el bus PCI, que posteriormente fue sustituido por el AGP, que ha evolucionado hasta su versión 8X con un ancho de banda teórico de 2 GB/s, que hasta el momento ha sido suficiente pero, que poco a poco, se está quedando lento para los nuevos requerimientos de las tarjetas gráficas actuales. Con la aparición de los buses PCI Express, que alcanzan anchos de banda teóricos de 8GB/s, los fabricantes de tarjetas gráficas han comenzado a desarrollar tarjetas que utilizan este tipo de buses, aunque aun no está claro que vayan a ser los substitutos claros del bus AGP. Como ya se ha comentado repetidas veces, la mayor ventaja del bus AGP consiste en la posibilidad de que el procesador gráfico acceda a la memoria RAM principal para almacenar las texturas, lo que hace que las tarjetas gráficas no necesiten tanta memoria y se puedan abaratar. Esto hace posible que las aplicaciones que usen aceleración 3D por hardware almacenen las texturas en la RAM de la placa base y no en la de la tarjeta gráfica, la cual suele tener un tamaño mucho más limitado.

5.8 Velocidad de una tarjeta gráfica En programas de gestión, como Word o Access, utilizan un tiempo y unos recursos mínimos en la actualización de las imágenes que procesa el sistema gráfico, sin embargo, en programas gráficos y, sobre todo en juegos 3D, el tiempo y recursos utilizados por el sistema gráfico se eleva considerablemente, de forma que, si el sistema gráfico no es lo suficiente rápido, la ejecución de estos programas y juegos se ralentiza de tal modo que se hacen inoperantes.

En realidad la velocidad del sistema gráfico depende de todos los elementos que intervienen en el proceso, incluido el propio programa de aplicación. En cuanto a la tarjeta gráfica, los factores que más influyen, lógicamente, son el tipo de memoria y su capacidad, el procesador gráfico y el bus utilizado para su conexionado con la placa madre.

5.9 Drivers, controladores gráficos y códecs de vídeo Los drivers se encargan de comunicar los programas de aplicación con las tarjetas gráficas, permitiendo obtener el máximo partido de la tarjeta instalada. Convierten el formato utilizado por el programa principal al formato reconocido por la tarjeta. La utilización de un driver inadecuado puede producir un mal funcionamiento del sistema gráfico o el hecho de no poder acceder a todas sus funciones, por tanto, es fundamental disponer del driver adecuado y, a ser posible, tener instalada la última versión que el fabricante haya desarrollado para dicha tarjeta. Para ello, los fabricantes suelen disponer en su web oficial, una sección donde podremos encontrar las últimas actualizaciones de los drivers de todas sus tarjetas. En las tarjetas gráficas que permiten trabajar con varios monitores, como en los portátiles o con un monitor VGA y con un monitor de televisión es muy importante disponer del driver original para poder manejar correctamente ambas opciones.

Ilustración 5.9. Ventana de configuración de los modos gráficos de una tarjeta gráfica multimonitor.

El proceso de instalación y actualización es propio de cada fabricante y lo normal es que se instalen a través de utilidades específicas de forma casi automática, mediante la ejecución de un programa Setup (configuración) o mediante la simple introducción del CD-ROM de instalación en la unidad correspondiente. Aparte del propio driver de la tarjeta gráfica, para obtener un buen rendimiento y poder extraer todas sus funciones, los programas suelen utilizar otros programas intermedios que podríamos denominar controladores gráficos, que consisten en una librería de subrutinas que permiten a los programas acceder al controlador gráfico de una forma directa y cómoda y que están estandarizados, por lo que deben ser soportados tanto por los programas utilizados, como por la tarjeta gráfica utilizada. Los principales controladores empleados por las tarjetas y programas actuales son: ¾ OpenGL: Es una biblioteca gráfica desarrollada originalmente por Silicon Graphics Incorporated (SGI). Cuyo significado es Open Graphics Library o biblioteca de gráficos abierta. Una de sus principales características es que es multiplataforma, por lo que se

puede encontrar en sistemas Windows, Linux, Unix, Mac OS, etc. Por otra parte dispone de funciones para trabajar tanto en 2D como 3D y una eficaz gestión de los sombreados mediante una tecnología propia denominada GLSL. ¾ DirectX: Actualmente en su versión 9, fue desarrollado por Microsoft. Más que un controlador gráfico deberíamos decir que es un controlador multimedia, puesto que es un compendio de librerías encaminadas a controlar todos los dispositivos multimedia de un ordenador. Entre las tecnologías más importantes desarrolladas en DirectX podemos destacar: o DirectDraw: Se ocupa únicamente de los gráficos en 2D. o Direct3D: Utilizable en entornos gráficos 3D. o DirectInput: Administra los dispositivos de entrada salida, como el teclado y el ratón. o DirectPlay: Facilita el desarrollo de juegos multi-jugador en red. o DirectSound: Maneja el sistema de sonido.

Ilustración 5.10. Configuración de algunos aspectos de los controladores gráficos OpenGL y Direct3D desde las propiedades de la tarjeta gráfica.

Para actualizar el controlador DirectX de nuestro equipo podemos acceder directamente al web de Microsoft y descargar desde allí la última versión. La instalación es muy simple y consiste en ejecutar el programa, que nos introducirá en un asistente que guiará la instalación. También es posible actualizarlo durante la instalación de un juego de última generación que utilice esta tecnología. En este caso, al detectar el instalador del juego que no

tenemos actualizado el controlador DirectX nos dará la opción de proceder a su instalación desde el propio CD-ROM de instalación del juego. Cuando se instala DirectX también se instala un programa de configuración de todos los elementos que lo componen, denominada DxDiag.exe, que en Windows XP se encuentra en C:\Windows\system32, pero que en cualquier caso, si no se encuentra allí, podremos encontrar mediante la herramienta de búsqueda. A continuación se muestra la ventana de configuración del DirectX.

Ilustración 5.11. Ventana de configuración de los elementos del DirectX.

Por último, los códecs (codificadores decodificadores) de vídeo son librerías de rutinas específicas, que habilitan a los sistemas de grabación y reproducción de vídeo para poder grabar en un formato concreto, o reproducir vídeos grabados en un sistema concreto. Actualmente son muchos los sistemas que se han desarrollado para grabar y reproducir videos y la mayoría de ellos han evolucionado en cuanto a dos criterios básicos que son: grabar o reproducir con más calidad y grabar y reproducir con un alto nivel de compresión que disminuya lo más posible el tamaño de los ficheros generados. Por este motivo, para que estos programas instalados en nuestro ordenador puedan manejar distintos ficheros de vídeo, deben tener instalados los códecs correspondientes. Para comprobar los códecs que tiene instalado nuestro sistema haremos lo siguiente:

¾ Inicio Î Programas Î Herramientas del sistema Î Información del sistema Î Componentes Î Multimedia Î Códecs de vídeo. En este caso, veremos los ficheros o librerías instalados. ¾ En Windows 98/Me: Inicio Î Configuración Î Panel de control Î Sonidos y multimedia Î Dispositivos Î Códecs de compresión de vídeo. En este caso nos mostrará una lista con la denominación del códec en cuestión. ¾ En Windows XP: Inicio Î Configuración Î Panel de control Î Sistema Î Hardware Î Administrador de dispositivos Î Dispositivos de sonido, vídeo y juegos Î Códecs de vídeo Î Solapa Propiedades. En este caso nos mostrará una lista con la denominación del códec en cuestión o, en su defecto, el nombre de la librería en cuestión.

Ilustración 5.12. Ventana de propiedades de los códecs de vídeo.

5.10 Conectores TV y vídeo: Algunas tarjetas gráficas de la gama alta incluyen un sintonizador de TV para ver los diferentes canales de televisión en el monitor. Y también es cada día más común que las tarjetas gráficas dispongan de una salida de vídeo para la TV o VCR, utilizada para juegos, aplicaciones de edición vídeo profesional, etc. A continuación se muestra un gráfico con las posibilidades de conexión que nos ofrece este tipo de tarjetas.

Ilustración 5.13 Gráfico de conexionado de una tarjeta gráfica con sintonizador de TV y captura de vídeo.

El conector utilizado para el monitor SVGA a la tarjeta gráfica está estandarizado y es del tipo DB de 15 terminales macho en el monitor y hembra en la tarjeta gráfica, aunque también podemos encontrarlo en algún monitor antiguo con un conector DB de 9 terminales. El color suele ser azul oscuro. Las conexiones de dicho conector se citan a continuación.

Ilustración 5.14 Izquierda: Conector DB15 macho. Derecha: Conector DB15 Hembra

Contacto:

Señal:

Descripción:

Rojo

Color Rojo

Verde

Color Verde

Azul

Color Azul

Masa

Puente a la patilla 10

Auto-test

Retorno Rojo

Masa color Rojo

Retorno Verde

Masa color Verde

Retorno Azul

Masa color Azul

No definido

Masa Digital

Masa

No definido

Sincr. Hoz.

Sincronismo Horizontal

Sincr. Ver.

Sincronismo Vertical

No definido

Puente a la patilla 10

Tabla 5-1 Conexiones del conector DB-15 SVGA.

El conector utilizado para el monitor de TV puede ser de dos tipos según sea la salida obtenida en la tarjeta: ¾ Salida de video compuesto: Conector RCA hembra en la tarjeta. Normalmente de color amarillo. ¾ Salida S-Vídeo: Según el fabricante, es un mini DIN especial que suele ser de 4 terminales hembra en la tarjeta gráfica, aunque tarjetas como las ATI utilizan un conector especial de 10 terminales.

¾ Nº Terminal

Nombre

Descripción

Masa

Masa (Y)

Masa

Masa (C)

Luminancia (vídeo)

Color crominancia

Ilustración 5.15: Conector S-Vídeo de 4 conexiones y su denominación.

Las entradas de vídeo para la conexión de reproductores de vídeo VHS, DVD o cámaras de vídeo también pueden ser del tipo RCA o S-Video. Al disponer de sintonizadota de vídeo, también debe incluir una conexión de antena convencional, similar a la de cualquier televisor. Por último, algunas tarjetas gráficas incluyen también una salida digital preparada para conectores digitales y monitores planos (Flat Panel) que mejoran sustancialmente la calidad de la imagen.

Ilustración 5.16: Detalle de las conexiones de una tarjeta gráfica ATI Radeon X800-XT.

5.11 Refrigeración Como se ha dicho ya repetidamente, las tarjetas gráficas actuales utilizan una GPU muy potente, similar y, en muchos casos, superior a las propia CPU de la unidad central, por lo que, lógicamente, también liberarán mucho calor en su

interior que tendremos que evacuar lo más rápidamente posible para evitar su deterioro. Por este motivo, los chips gráficos o GPU modernos utilizan sistemas de refrigeración, que pueden ir desde un simple radiador, hasta un complejo sistema de turbina que mueve una gran corriente de aire para enfriar el núcleo de la GPU. En la siguiente figura se muestra un elaborado sistema de refrigeración de una tarjeta gráfica.

Ilustración 5.17: Sistema de refrigeración de una tarjeta gráfica ATI Radeon X800-XT.

5.12 Explicación de algunas características y términos de las tarjetas gráficas. Triángulos por segundo: Los objetos gráficos están representados por mallas de triángulos, con lo que el realismo será mayor cuanto mayor sea la capacidad de trabajar con estos elementos. Píxels por segundo: Tras el cálculo de los triángulos que formarán los objetos, hay que pintarlos en la pantalla con la textura adecuada (estuco, metálicos, ladrillo, etc.). El rendimiento de la tarjeta dependerá, entre otros, de la relación entre triángulos por segundo y píxel por segundo, puede ocurrir que pinte muy deprisa los píxeles pero no calcule suficientemente rápido los triángulos, con lo que no se podrá aprovechar toda la velocidad del pixelado, y viceversa, también puede ocurrir que calcule muy rápidamente los triángulos pero luego no los pinte a suficiente velocidad. RAMDAC: Determina la frecuencia de refresco máxima en el monitor, cuanto mayor sea el número de refrescos menor será el cansancio visual sufrido tras varias horas de trabajar con el ordenador. En este aspecto también es determinante la calidad del monitor. También determina la profundidad de color

del sistema y su calidad, por lo que incide considerablemente en la calidad de la imagen representada en pantalla. Texturas: Las texturas son matrices de datos relacionados con el color, la luminosidad o la transparencia de los objetos representados. Cada uno de sus elementos individuales se denomina texel. Las texturas se extienden sobre los objetos como si de un mosaico se tratara, rellenando toda la superficie del objeto sin dejar resquicios. Por tanto, una de las ventajas de la aplicación de texturas texeladas es que puede realizarse sobre cualquier tipo de región, no siendo necesario que sean rectangulares. Texel: Como se ha comentado en el apartado anterior, se denomina texel a cada uno de los elementos básicos o individuales de una textura. Pero no debemos confundirlo con un píxel. Las tarjetas gráficas actuales trabajan con sistemas de ampliación y reducción de texturas tan sofisticados, que pueden incluso dividir un píxel a la hora de calcular las texturas que puede utilizar dicho píxel. De este modo, un píxel puede tener varios texel distintos (ampliación) o, por el contrario, un texel puede ocupar varios píxel (reducción). Texturas por píxel: Como se ha comentado anteriormente, un píxel puede contener varias texturas, por lo que este parámetro, nos indicará el número de texturas posibles en cada píxel. Este valor suele ser potencia de 2, por lo que tendremos valores de 2, 4, 16, etc. Máximo tamaño de texturas: Para conseguir mayor realismo cada vez se utilizan texturas de mayor tamaño, sobre todo en los suelos y escenarios de los juegos. Por ejemplo, para simular un suelo enmoquetado, se parte de una textura que es una fotografía de un trozo de un suelo real y simplemente repitiendo este trozo de textura se rellena un suelo virtual; de esta forma puede ocurrir que se aprecien los empalmes de cada cuadro de la textura, por ejemplo, en el caso de que los detalles de las terminaciones no coincidan exactamente con el de los inicios. Lo ideal es que el tamaño de la textura no tuviera límites, con lo que un suelo o paisaje podría obtenerse prácticamente a partir de una fotografía real. Estas texturas se almacenan en la RAM, y en general, cuanto más RAM utilicen mejor será la presentación de estas texturas, el bus AGP permite que estas texturas se almacenen en la RAM principal, con lo que se puede trabajar sin darle apenas importancia al tamaño de las mismas. Este parámetro también redunda en una mayor o peor calidad de imagen.

Ilustración 5.18: Detalle de algunas texturas diferentes.

Modelización o renderizado: El proceso de generación de imágenes en 3D y posterior aplicación de texturas a sus superficies se denomina modelización o renderizado. Este proceso puede hacerse en una o varias fases o pasadas, mejorando en cada una de ellas la calidad de la imagen final, o añadiendo efectos en cada pasada, como pueden ser efectos luminosos, de color, transparencias, perfilado de aristas o, incluso, efectos realistas como fenómenos atmosféricos como lluvia nieblas etc. Por tanto, el número de fases o pasadas que la tarjeta pueda realizar en tiempo real determinará el realismo de la imagen mostrada. Imágenes y modelización o renderizado en tiempo real. Como ya se ha comentado anteriormente, para que el ojo humano detecte continuidad en las imágenes y no note el parpadeo, las imágenes deben sucederse a una velocidad superior a 25 imágenes por segundo, siendo aconsejable, en televisión, una frecuencia aun mayor, del orden de 50 imágenes. Esto implica que para el cálculo de una imagen, la tarjeta gráfica dispone de un tiempo que varía entre 1/25 seg = 0,04 seg = 40 mseg (milisegundos) y 1/50 seg = 0,02 seg = 20 mseg, que es un tiempo bastante pequeño para el trabajo que debe realizar la GPU. En los programas de diseño gráfico como el 3D Studio MAX, que es un programa de animación profesional y con un alto nivel de realismo, el renderizado o modelización se realiza dejando trabajar el ordenador durante un periodo de tiempo más o menos largo, de forma que el programa genera un fichero con todas las imágenes de la animación con la calidad que nosotros deseemos. Posteriormente, un programa de visualización multimedia como el Windows Media Placer reproducirá el fichero con las imágenes. Este proceso de generación no trabaja en tiempo real. Sin embargo, los juegos son sistemas interactivos, cuyas imágenes dependen de muchos factores, entre los que se encuentra la habilidad del propio jugador, por lo que la tarjeta gráfica debe generar las imágenes en el tiempo mínimo para que el ordenador nos pueda presentar en el monitor las imágenes a más de 25 imágenes/seg. Esta forma de trabajo se denomina renderizado o modelización en tiempo real.

Calidad de imagen, profundidad de color y renderizado o modelización de color: Aunque no se ha utilizado este parámetro en las tablas anteriores, la calidad de imagen puede ser decisiva para la adquisición de una de estas tarjetas. La mayoría de las tarjetas actuales trabajan, a nivel de cálculos, con una profundidad de color muy superior a la que posteriormente utilizan para la representación en pantalla. Del mismo modo, utilizan texturas con una calidad de detalle muy superior a la que luego muestran en pantalla. Esto es así, por las limitaciones de otros componentes como el RAMDAC y la memoria real de vídeo instalada en el sistema, que son quizás los elementos más caros del sistema gráfico. Como se comentó anteriormente, el RAMDAC es un sistema que determina, en gran medida, la calidad de la imagen del sistema gráfico, de poco sirve tener una maravillosa GPU instalada en nuestra tarjeta gráfica, si luego dispone de un RAMDAC con características mediocres, en este caso tendremos una sistema gráfico muy rápido, pero con una calidad de imagen mediocre. La velocidad de trabajo del procesador gráfico también es determinante en la calidad de la imagen. Las tarjetas gráficas lentas, utilizan una única pasada a la hora de modelizar un objeto aplicándole texturas, mientras que las rápidas pueden utilizar varias pasadas a la hora de realizar el mismo trabajo, por lo que se aseguran un resultado más realista, pudiendo introducirse también más efectos gráficos en el proceso de modelización.

5.12.1 Otros términos: Multitexturas: Trabajar con más de una textura a la vez. Bump Mapping: Efecto de relieve en las texturas. Antialiasing: Suavizado de los bordes. Environment maps: Mapas de escenarios. Mapas de luces: Efectos de luces y sombras. Mapas de reflexión: Permite la reflexión de los otros objetos sobre las superficies metálicas, por ejemplo. Filtro anisotrópico: Permite cambiar el comportamiento del material de un objeto dependiendo del ángulo con el que incida la luz en el. Corrección de perspectiva: Modifica la perspectiva de un objeto al variar el ángulo de visión. Niebla: Permite un efecto de niebla. Z Buffer: Número de capas en el eje Z. Permite dar profundidad a los objetos en el eje Z. Los objetos más alejados quedarán ocultados por los objetos más próximos. Por ejemplo, supongamos que dibujamos un rectángulo en un editor

de dibujo y, a continuación, dibujamos un triángulo parcialmente superpuesto al anterior, si el editor maneja objetos, ambos seguirán existiendo en su totalidad, sin embargo, la imagen que nos muestra el programa es el triángulo completo ya que es el objeto más cercano, y el rectángulo parcialmente ya que está más alejado y está oculto parcialmente por un objeto más cercano. Sombreado Gouraud: Evita los bordes duros y da sensación de profundidad. Alpha Blending: Sirve para crear efectos de transparencias. Filtros bilineales: Mejora la definición de las texturas al hacer zoom, este efecto es el que consume más recursos del procesador. Filtros trilineales: Mejora los resultados del anterior.

5.13 Diagnósticos y averías A nivel hardware, los problemas más usuales son los derivados de una mala conexión de la tarjeta. En este caso, algunos terminales no se insertan bien en el correspondiente slot y se producen fallos de forma aleatoria en el tiempo, siendo más probables cuando el ordenador lleva mucho tiempo sin encenderse. Los síntomas de estas averías suelen ser bloqueos ocasionales del ordenador o pérdida de sincronismos o imagen ocasionales. Por tanto, el primer paso que deberemos dar cuando se produzca una avería de este tipo será abrir la caja de la CPU y apretar bien todas las tarjetas, incluida la tarjeta gráfica, y asegurarnos de que las conexiones de las tarjetas se insertan correctamente en su slot correspondiente. Otro de los problemas usuales en las tarjetas gráficas son los derivados de una mala refrigeración. En estos casos, lo más normal es que el sistema de refrigeración no funcione bien, o lo que es lo mismo, que el ventilador de la tarjeta gráfica haya dejado de funcionar, en cuyo caso, la solución sería cambiarlo. Pero también pudiera suceder que el ventilador funcione y, sin embargo, la tarjeta se caliente excesivamente, en este caso, las causas podrían ser las siguientes: ¾ Una mala ventilación general del equipo: La caja es muy pequeña o no dispone de salida de aire suficiente. En este caso, se podría colocar un ventilador de extracción de aire adicional para evacuar el aire caliente del interior de la caja. Esta opción también beneficiará a otros componentes como el microprocesador central. ¾ Un mal acoplamiento térmico entre el radiador del sistema de refrigeración y la superficie del chip correspondiente al GPU: En este caso, deberemos reafirmar dicho contacto y si fuese necesario, se podría utilizar silicona térmica para integrados, que mejora la transmisión de calor entre el chip y la CPU.

¾ Disposición de la tarjeta gráfica, justo encima de otra tarjeta que también disipe mucho calor: En este caso, como el calor tiende a ascender, el calor de la palca inferior se suma al que genera la propia tarjeta gráfica produciendo un exceso de calor para el cual no está diseñado su sistema de refrigeración. La solución pasa por mejorar el sistema de refrigeración de la tarjeta gráfica o por el cambio de la tarjeta inferior al slot más bajo de que disponga la placa madre con el fin de separar ambas tarjetas lo máximo posible. Si la avería persiste, sería conveniente cambiar la tarjeta gráfica de slot por si el problema es debido a que alguna de las conexiones del slot se haya deformado y no haga buen contacto. Cuando la avería del sistema gráfico es permanente, el primer paso será asegurarnos de que la avería no es del monitor o del cable de conexión a la tarjeta, cambiándolos por otros de iguales características. Una vez seguros de que la avería está localizada en la tarjeta gráfica, distinguiremos entre dos tipos de averías: 1. Aparece imagen, aunque con problemas de color o sincronismos. En este caso, es un problema interno de la tarjeta cuya única solución consiste en cambiarla, puesto que en el mercado no encontraremos los elementos necesarios para su reparación. 2. No aparece imagen: En este caso, la avería puede ser producida tanto por la tarjeta gráfica, como por mala conexión de la tarjeta en el correspondiente slot, o incluso, por un problema en la placa madre. a. Mala conexión: Es lo primero que deberemos descartar cambiando la tarjeta gráfica a otro slot si la tarjeta es PCI o si el bus es AGP o PCI Express (que sólo disponemos de un slot), retirando primeramente la tarjeta del slot, limpiando posteriormente los contactos con aire para eliminar cualquier partícula de polvo adherida a los contactos y reponiéndola de nuevo en su lugar. b. Tarjeta gráfica: Cambiaremos la tarjeta gráfica por una nueva de similares características. c. Placa madre: Si la avería continúa tras comprobar la conexión y cambiar la tarjeta, el problema se encuentra en la placa madre, probablemente en el controlador del bus PCI o AGP y lo que deberemos hacer es, primero, comprobar que las opciones de la bios correspondientes al controlador gráfico y a los buses PCI y AGP están correctamente configuradas. Si la BIOS está bien y disponemos de otra tarjeta gráfica de repuesto o de otro

ordenador que funcione bien, procederemos a insertarla en la placa madre dudosa y si tampoco funciona, entonces sí, tendremos que cambiar la placa madre. Cuando se produce esta avería, el resto de tarjetas conectadas a los buses de expansión también suelen fallar. En el taller es conveniente tener siempre un monitor y varias tarjetas gráficas en buenas condiciones, al menos una de cada tipo de slot. Dispuestas para reemplazar a un monitor o a una tarjeta gráfica sospechosos de estar averiados, de esta forma, descartaremos rápidamente que estos elementos estén en mal estado. También se pueden conectar tanto la tarjeta gráfica como el monitor a otro ordenador para este fin. Por otra parte, advertir, que la mayoría de los problemas con las tarjetas gráficas derivan de una mala configuración en Windows o de la utilización de un software inapropiado. En cualquier caso, siempre es conviene primero descartar que no están realmente averiadas la tarjeta o el monitor probándolas en otro ordenador. A continuación se exponen las causas derivadas de una mala configuración y sus síntomas más frecuentes. Pero debemos tener en cuenta que cada tarjeta tiene un software diferente y que, por tanto, las opciones podemos encontrarlas en solapas o ventanas diferentes a las comentadas en la siguiente tabla, o simplemente no disponer de ellas.

Causas Problemas de compatibilidad entre el monitor y • la tarjeta gráfica a nivel de resoluciones y frecuencias. En realidad no es ninguna avería, pero si es la situación que más veces se nos presenta. El problema suele ser que la tarjeta gráfica está capacitada para trabajar con mas frecuencia de vertical y con más resolución que la que el monitor es capaz de soportar. En estos casos, si ponemos a trabajar a la tarjeta gráfica en un modo para el cual no está preparado el monitor, éste no puede sincronizar horizontalmente a la frecuencia • deseada y es cuando vemos ese trazado casi horizontal en la pantalla. La solución consiste en acceder a la configuración de la tarjeta gráfica (inicio Î panel de control Î configuración Î pantalla, o Clic_der en escritorio Î propiedades) Î solapa de configuración y establecer una resolución que soporte el monitor.

Síntomas La imagen que aparece en la pantalla consiste en unas líneas casi horizontales ligeramente inclinadas entre las que se vislumbra lo que pudiera ser la imagen del sistema operativo utilizado. En algunos casos, también se aprecia una falta de sincronismo vertical, por lo que la imagen se desplaza al tiempo desde arriba hacia abajo o viceversa.

Si el problema no es por que el monitor no soporte la resolución impuesta, puede ser que no soporte la frecuencia de vertical seleccionada para dicha resolución. Para ello accederemos nuevamente a las propiedades de la pantalla Î solapa de configuración Î avanzada y comprobaremos entre todas las opciones que nos aparezcan si la tarjeta nos permite configurar la frecuencia de vertical (también denominada en algunas tarjetas frecuencia de actualización o refresco vertical), si lo admite, bajaremos hasta el valor más bajo que suele ser 60HZ. No todas las tarjetas permiten este cambio y, en algunos casos viene la opción pero sólo permite configurar entre óptima y predeterminada por el adaptador. En estos casos, probaremos entre las opciones que nos permita. La aceleración hardware del adaptador gráfico • es demasiado rápida. La solución es

Las animaciones no se reproducen.

disminuirla.

•

La aceleración de hardware especifica el grado de aceleración que se desea para el hardware gráfico. • Disminuyendo esta configuración puede, en muchos casos, resolver algunas problemas al mostrar los gráficos. Para disminuir la aceleración de hardware para el • adaptador gráfico: Desde pantalla en el panel de control Î solapa avanzado Î pulsar en rendimiento o en solucionador de problemas, según sea el caso.

El texto se ve estropeado o dañado. Hay problemas al volver a dibujar (Redraw) y en la paleta de colores. Aparece el mensaje de error: "Problemas de presentación. Este programa no puede continuar."

•

Aparece el mensaje de error: "Error de página no válida en Kernel32.dll."

•

La pantalla está borrosa o revuelta cuando se reproducen vídeos.

•

Aparecen mensajes de error DirectDraw o hay problemas de vídeo.

•

El programa deja de responder.

•

Después de instalar el software, Windows 98 sólo se inicia en el modo a prueba de fallos.

•

Se ve una pantalla negra o manchas negras alrededor del cursor.

•

Sólo se ven líneas verticales en la pantalla.

Ilustración 5.19 Icono de configuración de pantalla

Ilustración 5.20. Ventana de configuración de pantalla.

Windows 98/Me: Hay un problema en el archivo • System.ini. Para solucionarlo: Abrir el archivo system.ini Wordpad o el bloc de notas.

con el programa

Debe haber una sección [mci] con la entrada: avivideo=mciavi.drv Si no existe esta entrada o no es correcta, hay que realizar los cambios necesarios al archivo System.ini

Ilustración 5.21. Block de notas con el fichero sistem.ini

También podemos abrirlo utilizando el programa msconfig, para ello, inicio Î ejecutar Î abrir: msconfig

Las animaciones no se reproducen.

Ilustración 5.22. Ventana de configuración del msconfig.

Windows 98/Me: El archivo mciavi.drv está • deteriorado.

Las animaciones no se reproducen.

Para solucionarlo hay que restaurarlo de la • siguiente forma:

Aparece el mensaje de error: "El archivo especificado no se puede reproducir en el dispositivo MCI específico."

Inicio Î ejecutar Î abrir: msconfig Î Solapa General Î Expandir archivo o extraer archivo, según sea el caso. En la ventana que aparece, escribe mciavi.drv en • el cuadro de texto Archivo para restaurar. Escribe en el cuadro de texto Restaurar de: C:\WINDOWS\OPTIONS\CABS, o en su defecto, si no existiera esta carpeta, X:\Win98\ donde X es la unidad de CD-ROM. Escribe en el cuadro de texto Guardar archivo en: C:\Windows\System

Aparece el mensaje de error: "Mciavi necesita una versión más actual de Msvideo.dll."

Ilustración 5.23. Ventana de extracción de archivos del sistema.

Pulsa Aceptar, te aparecerá la siguiente ventana.

Ilustración 5.24. Ventana de extracción de archivos del sistema.

Confirma aceptando de nuevo Windows XP: En Windows WP la forma de restaurar el fichero mciavi.drv es casi idéntica, pero deberemos tener dos cosas en cuenta: 1. Los ficheros de restauración sólo están en el disco de instalación, por lo que deberemos introducir dicho disco en la unidad de CDROM y seleccionar la carpeta X:\i386, donde X es la unidad del CDROM. 2. El fichero mciavi.drv se encuentra en dos carpetas denominadas system y system32, por lo que habrá que restaurarlo dos veces, una vez en cada carpeta. Las librerías de compresión y descompresión • de vídeo (códecs) no están instalados o no son los adecuados. • En el apartado 5.9 se habla de este tipo de librerías o dispositivos que pueden ser instalados de dos

Las animaciones no se reproducen. Los vídeos no se ven, o se ven según su formato. Por

formas: en la instalación de Windows, donde se instalan una serie de dispositivos básicos y, de forma manual, mediante instaladores que proporcionan los fabricantes del propio dispositivo. Para comprobar que los archivos del controlador de descompresión y compresión del vídeo apropiados están disponibles e instalados correctamente puede ser necesario volver a instalarlos. Si las librerías que faltan o no funcionan son las proporcionadas por Windows, seguiremos los siguientes pasos para su desinstalación y posterior instalación: Windows 98/Me Desde Agregar o Quitar programas Î Instalación de Windows Î Componentes Î Multimedia Î Detalles Î Desmarcar la casilla de verificación: Compresión de vídeo Î Aceptar dos veces seguidas Î Reiniciar el equipo. Repetir de nuevo ahora los primeros pasos para la reinstalación de la compresión de vídeo marcando nuevamente la casilla de verificación Compresión de vídeo.

ejemplo, los que tienen formato VCD o SVCD sí, pero los que tienen formato DIVX no.

Ilustración 5.25. Ventana de instalación de dispositivos multimedia.

Si las librerías de códecs han sido instaladas desde un instalador propio, deberemos retirarla con la opción típica de agregar quitar programas. Si el problema es que nos falta el driver en cuestión, lo primero será buscarlo en la web del fabricante, descargarlo en nuestro ordenador e instalarlo según las instrucciones de su creador. El controlador DirectX (DirectDraw) no es • compatible.

Las animaciones no se reproducen.

Para determinar si el controlador DirectX es • compatible utilizaremos el programa de diagnóstico DxDiag.exe. Por tanto, seguiremos los siguientes • pasos:

El texto se ve estropeado o dañado.

Inicio Î Ejecutar: DxDiag.exe. Nos aparecerá la pantalla siguiente: •

•

Aparece el mensaje de error: "Error de página no válida en Kernel32.dll." Aparece el mensaje de error: "MMVIEWER2 provocó un fallo de protección general." La

pantalla

está

borrosa cuando vídeos.

revuelta reproduce

Ilustración 5.26. Propiedades del controlador DirectX.

Pulsamos el botón Probar DirectDraw y seguimos las instrucciones del asistente. Nos irá mostrando una serie de imágenes y animaciones por pantalla, si no se observan bien, es que el controlador DirectDraw no es compatible con nuestra tarjeta de vídeo, por lo que tendremos que actualizar el controlador o la tarjeta si es posible. Es posible que la paleta de colores no sea la • adecuada.

Las animaciones no se reproducen.

Para comprobarlo, instalar una paleta de 256 • colores.

Se ve el texto estropeado o dañado.

Algunos programas antiguos, no admiten paletas • de colores superiores a los 256 colores, en este caso, para que el programa funcione deberemos poner la paleta de colores a este nivel.

Hay problemas al volver a dibujar (Redraw) y en la paleta de colores.

Panel de control Î Pantalla Î Configuración • Î Calidad de color (según controlador o sistema operativo instalado): 256 colores.

Aparece el mensaje de error: "Problemas de presentación. Este programa no puede continuar."

Si la ventana de configuración de pantalla no nos ofrece directamente la opción de cambiar a 256 colores, accederemos desde allí, a Opciones • avanzadas Î Adaptador Î Lista de todos los modos (según controlador y sistema operativo instalado) Î seleccionaremos el más adecuado que disponga de 256 colores. •

Se recibe el mensaje de error: "Error de página no válida en Kernel32.dll." La pantalla está borrosa o revuelta

cuando al reproducir vídeos.

Ilustración 5.27. Lista de todos los modos de las Propiedades de pantalla avanzadas.

También podría ser el problema el contrario, es decir, que el programa necesite una profundidad de color superior a la seleccionada en nuestra tarjeta, en este caso el proceso será el mismo, pero aumentando la profundidad a 16 bits o 32 bits. No están instalados correctamente controladores de pantalla.

los •

La ficha “Administrador de dispositivos” del cuadro de diálogo “Propiedades del sistema” permite comprobar que todos los controladores de pantalla funcionan correctamente.

No se puede ver nada en la pantalla de uno de los monitores (cuando se utilizan múltiples monitores).

Ilustración 5.28. Propiedades del sistema.

Si el controlador no está bien instalado, deberemos proceder a su instalación mediante el CDROM que distribuye el fabricante de la tarjeta o bajando el driver adecuado desde la Web oficial del fabricante. La tarjeta gráfica no es compatible con la • aceleración Z-buffer. Para comprobarlo: Buscar el archivo “Dxsetup.exe” (con la opción de buscar de Windows 98).

Se reciben mensajes de error DirectDraw o experimento problemas de vídeo.

•

El programa deja de responder.

•

Después de instalar un programa, Windows 98 sólo se inicia en el modo a prueba de fallos.

•

Se ve la pantalla negra o manchas negras alrededor del cursor.

Se necesitan controladores actualizados para la • tarjeta gráfica.

Se reciben mensajes de error DirectDraw o experimento problemas de vídeo.

Insertar el CD-ROM, desde el que se instala el programa o juego, y ejecutarlo.

Ilustración 5.29. Ventana de instalación del Direct3D.

Para actualizar los controladores en Windows: En la ficha de propiedades avanzadas configuración de la pantalla. Seleccionar solapa adaptador y pulsar con el ratón cambiar. Después sigue las instrucciones asistente.

de la en • del •

El programa dejó de responder. Después de instalar

el programa, Windows 98 sólo se inicia en el modo a prueba de fallos. •

Sólo se ven líneas verticales en la pantalla.

son •

Veo una pantalla negra o manchas negras alrededor del cursor.

Ilustración 5.30. Propiedades de pantalla.

También se podría hacer desde el administrador de dispositivos haciendo doble clic en el adaptador de pantalla actual Î Controlador Î Actualizar controlador. Los controladores correctos.

tarjeta

Si tras la instalación nueva de un sistema operativo observamos que la pantalla no funciona bien, lo más posible es que sea por que se ha instalado un • controlador de pantalla genérico que sólo funciona bien bajo condiciones básicas de trabajo. Para comprobar que el controlador es el adecuado comprueba en el administrador de dispositivos del sistema que el adaptador es el correcto de acuerdo a nuestra tarjeta.

Mal retrazado repintado de pantalla.

o la

En algunos casos, también, puede suceder que Windows, al detectar la tarjeta gráfica instalada, instale por su cuenta un controlador básico propio de la misma, por lo que nos aparecerá el nombre correcto de la tarjeta, pero este driver es posible que sólo funcione bien en condiciones normales, pero cuando se ejecuta algún juego es posible que aparezcan cosas raras en pantalla. En estos casos, deberemos probar con el driver que el fabricante nos proporciona con la tarjeta y, a ser posible, buscaremos en Internet para bajar la última actualización de dicho controlador. Hay que restaurar los controladores originales • de la tarjeta por que se han deteriorado.

El programa dejó de responder.

La tarjeta de vídeo tiene problemas con las • características de las imágenes a 3D que proporciona con los controladores DirectX más nuevos. Restaura sus controladores de vídeo originales.

Después de instalar el programa, Windows sólo se inicia en el modo a prueba de fallos.

Como siempre, será conveniente acudir a la Web • del fabricante por si nos ofrece alguna actualización del controlador de nuestra tarjeta.

Se ve una pantalla negra o manchas negras alrededor del cursor.

La pantalla no está configurada para utilizar el • modo Color de alta intensidad o Color verdadero

Aparece el mensaje de error: "SetDisplayMode: DDERR_GENERIC."

Acceder a las propiedades de la pantalla y configurarlo. La versión de DirectX es antigua y hace falta • actualizarla. Descargar de Internet, e instalar la última versión de DirectX, por ejemplo, desde el sitio Web de Microsoft. •

Aparece el mensaje de error: "Falta Required.dll. No puedo localizar ddraw.dll." Aparece el mensaje de error: "Falta Required.dll. No puedo localizar ddraw.dll."

•

Aparece el mensaje de error: "Ddhelp.exe provocó un error de página en el módulo Wstream.dll."

Los archivos de Video for Windows están • dañados y hay que restaurarlos.

Aparece el mensaje de error: "Excepción 03h en Msvfw32.dll."

Suele suceder tras la ejecución del reproductor de Medios Multimedia, como el Windows Media Placer. Lo mejor es reinstalar o actualizar el reproductor multimedia.

Tabla 5-2. Cuadro de averías de la tarjeta gráfica

6 Monitores. El monitor es un periférico de salida de datos y es imprescindible para obtener una comunicación clara y precisa con el ordenador. Al igual que otros periféricos, el monitor no se conecta directamente a la CPU, sino que necesita de un controlador que haga de puente entre microprocesador y monitor, este controlador es la tarjeta gráfica, comentada en el tema anterior. Es Ilustración 6.1. Monitor con ajustes muy importante que tarjeta gráfica y digitales SVGA. monitor estén en concordancia en cuanto a características; de poco sirve comprar una tarjeta de vídeo muy buena con un monitor de bajas prestaciones y viceversa. A simple vista, parece que el monitor no haya evolucionado mucho desde los primeros monitores VGA que aparecieron con los primeros ordenadores con tarjeta gráfica; sin embargo, sí han sido muchas las mejoras que han ido incorporando y que han redundado notablemente en la calidad de la imagen mostrada.

6.1 Características. Antes de analizar los distintos tipos de monitores, haremos un repaso de las características que los diferencian. De momento nos centraremos en los monitores clásicos con Tubo de Rayos Catódicos (TRC) y más adelante comentaremos las actuales pantallas de plasma. • Tamaño: Viene determinado por la longitud de la diagonal de la zona útil de la pantalla, es decir, la diagonal del tubo de rayos catódicos TRC (idéntico al utilizado por una televisión convencional). Se mide en pulgadas, siendo valores típicos 14”, 15”, 17”, 21”ó 27”. También existen tamaños mayores, pero están dedicados a usos muy específicos. •

Relación de aspecto: La relación de aspecto determina el tamaño horizontal con respecto al vertical o viceversa. En los monitores de ordenador se utiliza la misma relación de aspecto que en los televisores normales, es decir, 3:4. Esto quiere decir que si la dimensión horizontal del monitor es H, entonces la dimensión vertical es V=3/4H. Sabiendo la relación de aspecto y el tamaño en pulgadas del monitor, es fácil determinar las dimensiones horizontal y vertical del monitor. Por ejemplo, si disponemos de un monitor de 15” con relación de aspecto 4:3, tendremos que:

9⎞ ⎛3 ⎞ ⎛ ⎛ 25 ⎞ 15" = H + V = H + ⎜ H ⎟ = H 2 ⎜1 + ⎟ = H ⎜ ⎟ = 1,25H ⎝ 16 ⎠ ⎝ 16 ⎠ ⎝4 ⎠ 15 * 2,54 2,54 H= = 15 ≈ 15 × 2 = 30cm 1,25 1,25 3 V = H = 0,75H = 0,75 × 30 = 22,5cm 4 2

En general, H = 2 Χ el tamaño del monitor en pulgadas y V = 0,75 Χ Horizontal. Por último, comentar que existen monitores con relación de aspecto 4:3, es decir, más alto que ancho, como si el monitor estuviese volcado de un lado. Este tipo de monitores se utiliza en artes gráficas y con programas de edición de texto, puesto que así se aprovecha mejor el espacio de pantalla cuando se trabaja con documentos horizontales. En los ordenadores portátiles se están comenzando a estandarizar las pantallas con formato 16:9 pensadas mayormente para entornos multimedia donde se reproducen películas de vídeo. • Resolución gráfica: La resolución gráfica nos indica el número de píxel horizontales y verticales que el monitor es capaz de representar en pantalla, entendiendo por píxel cada uno de los puntos que conforman la imagen a representar, no debemos confundir la resolución gráfica con la resolución física, determinada por el tamaño del punto que veremos a continuación. La resolución gráfica realmente la fija la tarjeta gráfica, pero el monitor debe ser capaz de soportarla. Los valores estándar de resolución más usuales son: 640 x 480, 800 x 600, 1024 x 768, 1280 x 1024 y 1600 x 1200 puntos.

•

Tamaño del punto: También denominado dot pitch. Indica el tamaño de la tríada de luminóforos que forman cada punto físico de la pantalla. Si observamos la pantalla del ordenador con una lupa en una zona de imagen blanca, observaremos que está formada por multitud de puntos (luminóforos) de color Rojo, Verde y Azul. Al conjunto de cada tres luminóforos de los colores básicos se le denomina tríada de luminóforos y conforman un punto físico de imagen. El tamaño de esta tríada será el tamaño mínimo de un punto de cualquier color representado en la pantalla y técnicamente se llama dot pitch y se expresa en milímetros. Los valores típicos son 0’31, 0’28 mm y 0’25 mm. Este parámetro es muy importante para determinar la máxima resolución que puede alcanzar el monitor manteniendo una calidad aceptable. Existen en el mercado monitores de 14”, que por sus características de frecuencias horizontal y vertical que veremos más adelante, permiten visualizar resoluciones de hasta 1024 x 768 píxel; Sin embargo, no tienen puntos

físicos suficientes (tríadas de luminósforos) para representarlos, con lo que, a estas resoluciones las imágenes no son nada nítidas y se aprecia una pérdida considerable en la calidad de imagen que hace que no podamos trabajar adecuadamente. Ejemplo: calculemos el número de puntos físicos que dispone un monitor de 14“ con un dot pitch de 0,31. Según vimos anteriormente, el valor del eje horizontal será:

14 * 2,54 2,54 = 14 ≈ 14 × 2 = 28cm = 280mm 1,25 1,25 3 V = H = 0,75H = 0,75 × 28 = 21cm = 210mm 4 H=

Por tanto, el número de puntos físicos horizontales y verticales serán: 280mm PuntosHorizontales = = 903 puntos 0,31mm 210 PuntosVerticales = = 677 puntos 0,31 Lo que implica que la máxima resolución real que puede verse en el monitor sin pérdida de calidad por este motivo es de 900 x 670 puntos.

•

Frecuencia Horizontal: Determina el rango de frecuencias que soporta el monitor para realizar el barrido horizontal. Como barrido horizontal debemos entender el número de líneas que el monitor es capaz de representar en un segundo. Los valores más utilizados son: 31,2 y 31,5 KHz, 35,2 y 35,5 KHz, 48,0 y 48,7 KHz y 56,4 KHz. Por tanto, si queremos representar una imagen con una resolución de 800 x 600 en un monitor que trabaje a una frecuencia de horizontal de 35,5 KHz, el número de cuadros o imágenes máximo que podremos visualizar en un segundo será: N º cuadros =

35.500líneqas / seg ≈ 60cuadros / seg 600líneas / cuadro

Sin embargo, en un monitor que soporte 56,4 KHZ el número de cuadros por segundo será: N º cuadros =

56.400líneqas / seg = 94cuadros / seg 600líneas / cuadro

La mayoría de los monitores actuales son multiscan, esto quiere decir que no trabajan a una única frecuencia de barrido horizontal, sino que

trabajan en un rango más o menos amplio, por ejemplo, el monitor SAMTRON SC-428TX+/txl+ nos indica en su manual técnico: Scan Frecuencies Horizontal: 31,5KHz/35,2 KHz/ 35,5 KHz/37,8 KHz/ 48,4 KHz. El cambio entre estas frecuencias se realiza de forma automática de acuerdo a la señal que el monitor recibe de la tarjeta gráfica.

•

Frecuencia Vertical: Determina el rango de frecuencias que soporta el monitor para realizar el barrido vertical. Como barrido vertical debemos entender el número de cuadros o imágenes que el monitor es capaz de representar por segundo. Si el monitor trabaja en modo entrelazado, el barrido vertical corresponde al doble del número de imágenes que es capaz de representar, puesto que cada imagen está compuesta por dos cuadros. o No entrelazado: Cada imagen está compuesta por un cuadro, por tanto, en cada barrido vertical se genera una imagen completa. o Entrelazado: Sistema utilizado en televisión y en algunos monitores antiguos. Cada imagen se divide en dos cuadros, el primero está compuesto por las líneas impares y el segundo por las líneas pares, cada una de estas imágenes parciales se la denomina cuadro. En el primer barrido vertical se presenta el cuadro correspondiente a las líneas impares y en el siguiente barrido vertical se representa el cuadro correspondiente a las líneas pares. La emisión sucesiva y rápida de estos cuadros proporciona una imagen subjetiva que el ojo interpreta como una única imagen. Este sistema nos permite representar imágenes con mucha resolución en monitores con poca frecuencia de barrido vertical sin que el ojo acuse demasiado el cansancio visual producido por el parpadeo de la imagen, ya que en este caso, la mitad de las líneas se representan en un cuadro y la otra mitad en el siguiente. Para que la vista no acuse el parpadeo de la imagen, es necesario que la imagen se refresque al menos 50 veces por segundo en televisión y 24 o 25 imágenes por segundo en cine. Por tanto, las frecuencias utilizadas en los monitores son: 56 Hz, 60 Hz, 62 Hz, 70 Hz, 72 Hz, 75 Hz, 86 Hz y 90 Hz, aunque existen monitores con otras frecuencias intermedias. Está claro que cuanto mayor sea esta frecuencia, menor será el cansancio visual del usuario. Este sistema está en desuso por presentar muy poca calidad y un efecto muy molesto denominado Flicker que se

produce cuando una línea muy fina cae entre dos líneas, una par y otra impar, de forma que unas veces aparece en la línea par y otra en la impar produciendo una especie de parpadeo y vibración.

•

Ancho de banda: Viene determinado por la máxima frecuencia de vídeo que soporta el monitor y es muy importante, ya que de este parámetro depende directamente la máxima resolución horizontal del monitor. El caso más desfavorable en la transmisión de una señal es cuando en una línea horizontal, los puntos alternan entre dos valores extremos, por ejemplo entre blanco y negro, como si fueran los cuadros de un tablero de ajedrez. En este caso, la señal de vídeo generada es un tren de pulsos como el siguiente:

Ilustración 6.2. Señal de vídeo correspondiente a una imagen formada por barras blancas y negras con el espesor de un píxel.

Si tenemos en cuenta que el tiempo que dura una línea está determinado por la frecuencia de barrido horizontal, podemos establecer una relación entre frecuencia horizontal, ancho de banda y resolución máxima horizontal admisible. Por ejemplo, un monitor que trabaje con una frecuencia de horizontal de 48,4 KHz y que tenga un ancho de banda de 35 MHz, podrá representar una resolución horizontal máxima de:

Re soluciónHorizontal =

35 ⋅ 10 6 = 723 puntos 48,4 ⋅ 10 3

Mientras que si el monitor tiene un ancho de banda de 65 MHz, la resolución máxima será el doble, es decir, más de 1400 puntos. Como puede comprobarse, el primer monitor no podrá trabajar con resoluciones de 1024 x 768 sin una perdida apreciable de calidad, mientras que el segundo funcionará sin problemas. Como consecuencia podemos decir que cuanto mayor sea la resolución a presentar en nuestro monitor, mayor será el ancho de banda necesario para obtener una calidad óptima. No debemos confundir este ancho de banda con el de la tarjeta gráfica que es muy superior como se comentó en el tema anterior.

•

Profundidad de color: Todos los monitores VGA y SVGA utilizan señales de vídeo analógicas y su tratamiento interno también es

analógico, por tanto, el número de colores que pueden representar es ilimitado. Es la tarjeta gráfica quién genera la señal de vídeo y quien limita el número de colores que se representan en el monitor. En los monitores TFT y de plasma para ordenadores, las señales de entrada de vídeo pueden ser analógicas o digitales, aunque actualmente las más utilizadas son las analógicas, ya que se utilizan con las mismas tarjetas gráficas que los monitores convencionales TRC. Pero, en cualquiera de los casos, también sucede algo similar, siendo la tarjeta gráfica quien determina el número máximo de colores a representar. Por tanto es un aspecto en el que no debemos preocuparnos a la hora de adquirir un monitor.

•

Pureza de color: Otro aspecto distinto es la pureza de color, que también podríamos denominar calidad del color. Antes de nada, debemos tener en cuenta que, aunque es un parámetro objetivo que se puede medir, lo normal es entenderlo como un efecto subjetivo que depende en sí de la pureza de los tres colores básicos rojo, verde y azul (RGB – Red, Green y Blue), que conforman el tubo o pantalla del monitor, y que nos dará una sensación de calidad y realismo de las imágenes reproducidas. Para evaluar este efecto, sería necesario utilizar un dispositivo perfectamente calibrado que genere una señal de vídeo patrón que produzca en pantalla una imagen completamente roja, verde y azul, evaluándose en cada caso dos aspectos: primero la calidad en cuanto a tonalidad (longitud de onda) emitida por los luminóforos de la pantalla. Y segundo, la uniformidad de la tonalidad en todo el área útil de pantalla. Si estos dos aspectos son buenos para los tres colores básicos, la calidad de la imagen será buena y los colores realistas.

•

EPA ENERGY STAR y TCO 95: Los monitores ENERGY y TCO 95 están preparados para soportar el modo DPMS o APM de bajo consumo que soportan las placas madre actuales. También tiene implicaciones medio ambientales asegurando que su manufacturación cumple normas que aseguran que los materiales y productos utilizados en su fabricación producen el mínimo impacto medioambiental posible y están preparados para su futuro reciclado. Los modos de funcionamiento en bajo consumo son:

ESTADO

SINCRO-H

SINCRO-V

POTENCIA CONSUMIDA

LED ENCENDIDO

ENCENDIDO

> 90 WATS

VERDE

ESPERA

APAGADO

ENCENDIDO

< 15 WATS

ANARANJADO

SUSPENDIDO

ENCENDIDO

APAGADO

< 8 WATS

ANARANJADO

APAGADO

< 3 WATS

ANARANJADO

Tabla 6-1. Modos de funcionamiento de bajo consumo de un monitor.

Los estados de bajo consumo permiten que el monitor consuma muy poca potencia y el tubo no se desgaste volviendo al estado de trabajo en el momento que el ordenador se lo indique. Los monitores que utilizan el estado de bajo consumo y que están conectados a placas ATX con apagado automático, no es necesario que se apaguen totalmente con el botón de power, puesto que están preparados para mantener el estado de apagado parcial durante todo el tiempo que sea necesario y el consumo es similar al de cualquier vídeo en modo apagado (Stand by) o un televisor en este mismo estado.

•

Full screen: Esta característica nos indica si la imagen puede completar toda la zona útil de pantalla o no. Los monitores antiguos que no eran Full screen dejan en los bordes de la pantalla una zona de un centímetro o más que no son capaces de utilizar, lo que implica una pérdida sustancial de luminóforos que no podrán ser utilizados. Los monitores Full screen sí que rellenan toda la pantalla con imagen aprovechando al máximo las dimensiones del tubo de imagen. Las pantallas de plasma y TFT que se estudiarán más adelante no presentan este problema, aunque con determinadas tarjetas gráficas no adaptadas a este tipo de monitores puede presentarse un efecto similar en el que la imagen no completa toda la zona útil de la pantalla. En muchos casos, este problema también se presenta por la utilización de un driver de vídeo no adecuado a la tarjeta gráfica instalada en el ordenador.

•

Conectores: Los monitores con anchos de banda no muy elevados, hasta 80 o 100 MHz, utilizan para conexionarse con la tarjeta gráfica un cable de tipo manguera en cuyo interior se encuentran tres cables coaxiales con malla de masa que se utilizan para la transmisión de las señales RGB de vídeo y tres o cuatro hilos o cables sin malla utilizados para los sincronismos y algunas señales de control de la administración de energía. En estos casos, el conector utilizado para la conexión con la tarjeta es del tipo D-SUB macho de 15 terminales en tres filas.

Ilustración 6.3. Conector D-SUB 15 con el nombre de las señales de cada terminal.

Los monitores con un ancho de banda elevado, superior a 100 MHz suelen utilizar mangueras compuestas por 5 cables coaxiales de alta calidad o directamente 5 cables coaxiales independientes que se unen mediante bridas. En estos casos, la conexión se realiza mediante conectores BNC similares a los utilizados en la conexión de las tarjetas de red D-BASE 10.

Ilustración 6.4. Cable de conexiones con los señales de video y sincronismo separadas.

•

Controles analógicos o digitales (OSD): Uno de los errores que se comete cuando se habla de monitores digitales es pensar que el tratamiento de la imagen se realiza digitalmente. Los monitores que se anuncian como digitales, únicamente tienen digitales los circuitos que controlan los ajustes del monitor, es decir, en vez de potenciómetros de ajuste utilizan pulsadores que mediante circuitos digitales hacen la misma tarea que los potenciómetros analógicos de los monitores antiguos. Por tanto, estos monitores no presentan ninguna mejora en la imagen respecto a los no digitales, al contrario, puede y de hecho, hay monitores con controles analógicos que tienen más calidad de imagen que muchos de los monitores digitales que se venden en la actualidad. Este no debe ser un parámetro que nos decida a comprar un monitor, los parámetros verdaderamente importantes son los correspondientes a frecuencias y resoluciones anteriormente citados. Los menús que aparecen en la pantalla del monitor cuando se accede a la calibración o Setup, se denominan Menús OSD (On Screen Control, controles en pantalla).

6.2 Otras prestaciones. •

Pantalla plana: Hoy en día la mayoría de los monitores de 15'' o superiores ofrecen una PANTALLA PLANA Y CUADRADA (FST Flat Square Tube). La pantalla plana permite reducir la deformación de las imágenes en las esquinas, y el formato cuadrado, no de la carcasa del monitor, sino de la pantalla permite un mayor aprovechamiento de las esquinas para estirar la imagen hasta el borde de la carcasa del tubo.

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Norma DDC: Actualmente, muchos monitores soporten la norma DDC (canal de datos de visualización), una extensión de la norma Plug&Play, la cual permite que la tarjeta gráfica se comunique directamente con el monitor, detectándose mutuamente y ajustando las resoluciones y las frecuencias de refresco máximas sin intervención del usuario. Esto facilita la instalación del monitor, pero en caso de no soportar esta norma, debemos instalar los drivers suministrados con el monitor o ajustar manualmente en la configuración de la tarjeta gráfica las frecuencias de refresco soportadas, atendiendo siempre al manual del monitor.

6.3 Controles y Menú OSD. Como se ha comentado anteriormente, el menú de opciones que aparece en la pantalla del monitor cuando se accede a la calibración o Setup, se denomina Menú OSD (On Screen Control, controles en pantalla) y está bastante estandarizado. A continuación se comentan los controles típicos que suelen llevar los monitores, teniendo en cuenta que los iconos pueden variar ligeramente de un modelo a otro y que, en algún caso, puede que alguna de las funciones que se exponen no aparezcan, o que aparezca alguna otra distinta:

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Brillo

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Contraste

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Fase o Posición Horizontal : Ajusta el encuadre horizontal de la imagen en la pantalla del monitor.

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Fase o Posición Vertical : Ajusta el encuadre Vertical de la imagen en la pantalla del monitor.

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Ancho o Altura Horizontal horizontalmente.

: Permite dar más luminosidad a las imágenes. : Permite dar más nitidez a las imágenes.

: Ajusta la amplitud de la imagen

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Ancho Vertical

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Expansión : Permite expandir o reducir el tamaño de la imagen en sus dos ejes vertical y horizontal al mismo tiempo.

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Control de curvatura Este-Oeste : Permite ajustar la curvatura de los extremos de la imagen hasta que ésta desaparezca totalmente.

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Trapezoide : Permite ajustar el efecto trapecio que se produce en los laterales de la imagen hasta que éste desaparezca.

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Rotación desaparecer.

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Temperatura de color : Ajusta la temperatura de color de la imagen de forma que las imágenes en blanco no tengan tonalidades de color. Suele calibrarse en grados Kelvin (ºK) y los valores típicos varían desde los 5000 ºK hasta los 9300 ºK, obteniendo con este último valor una tonalidad azulada que suele ser muy agradable a la vista. El valor típico es de 6500 ºK.

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Visualización : Muestra los distintos tipos de visualización que soporta el monitor realizando una prueba de horizontal y vertical.

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Idioma : Configura el idioma utilizado durante el proceso de configuración.

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Memoria memoria.

•

Grabar o guardar

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Encendido o power

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LED de encendido: El LED de encendido suele disponer de dos colores, el verde indica que el monitor está encendido en modo de trabajo y el amarillo indica que el monitor se encuentra en alguno de los modos de bajo consumo y por tanto, la pantalla se encuentra en negro.

: Ajusta la amplitud de la imagen verticalmente.

: Ajusta la inclinación o ladeo de la imagen para hacerlo

: Extrae datos de configuración almacenados en la

: Guarda la configuración actual en memoria. : Enciende o apaga totalmente el equipo.

Para acceder a estos controles podemos encontrarnos con potenciómetros que producen un ajuste analógico, o con una serie de

pulsadores que realizan el control digital y que nos introducen en el Menú OSD. Estos pulsadores digitales presentan una forma similar a la siguiente, aunque pueden variar ligeramente sus funciones y aspecto, sobre todo la forma de acceder y salir del Menú OSD:

Ilustración 6.5. Detalle de los controles de un monitor digital.

1. Interruptor de encendido. 2. Indicador de encendido y bajo consumo. 3. Botón de aumento: Aumenta el valor de la función seleccionada. 4. Botón de disminución: Disminuye el valor de la función seleccionada. 5. Función a la derecha: Avanza al icono o función siguiente. 6. Función a la izquierda: Retrocede al icono o función anterior.

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Recall: Pulsando al tiempo los botones + y – se accede al modo de calibración o configuración del monitor, Menú OSD.

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Exit: Pulsando al tiempo los botones < y > se sale del modo de calibración o configuración.

6.4 Tubo de imagen. El tubo de imagen es el elemento más importante de un monitor, ya que la calidad visual del monitor está determinada en un alto grado por la calidad del tubo. Si el tubo de imagen es de mala calidad, por muy buenos y sofisticados que sean los circuitos electrónicos que lo controlen, la calidad de imagen será siempre mala. Un tubo de imagen consta básicamente de tres elementos, que son: • Cañón: Es la parte más estrecha del tubo de imagen y en él se encuentran los tres ánodos (tubo de color) que emitirán los haces de electrones que conformarán la imagen en la pantalla, las rejillas de control que afinarán el haz convirtiéndolo en un fino pincel del tamaño de un luminóforo de color.

Ilustración 6.6. Vista del tubo de imagen de un monitor.

•

Yugo de deflexión: Está constituido por dos juegos de bobinas llamadas deflectoras que se encargarán de que los haces de electrones puedan barrer toda la zona útil de la pantalla generando la imagen correspondiente. Estas bobinas son comandadas por las Ilustración 6.7. Detalle de las señales en diente de sierra del bobinas deflectoras de un tubo de imagen. barrido vertical y horizontal. El diente de sierra horizontal es el encargado de generar el movimiento horizontal del haz y, por tanto, de generar las líneas de imagen. Por su parte, el barrido vertical, desplazará el haz verticalmente de arriba hacia abajo evitando que las líneas se superpongan una encima de otra. Una vez que el haz de electrones llega al límite inferior de la pantalla, el barrido vertical retorna muy rápidamente a su posición de origen en la parte superior de la pantalla. Durante el ascenso del haz, se suprime el haz de electrones para que no se aprecie el denominado retrazado vertical, la señal que interrumpe el haz durante este instante de tiempo se denomina señal de borrado y dura unas cuantas líneas horizontales.

Ilustración 6.8. Cronogramas de los barridos de un monitor.

•

Pantalla: Es la zona visible del tubo donde inciden los haces de electrones. Está formado básicamente por dos elementos que son: o Pantalla luminiscente: Constituida por una lámina compuesta por miles de tríadas de luminóforos con los colores básicos rojo, verde y azul (RGB). o Máscara: Es una especie de red que se pone justo por delante de la pantalla luminiscente y evita que los electrones choquen fuera de los luminóforos. La máscara es un elemento muy importante en el tubo e influye enormemente en la nitidez de la imagen. Básicamente existen tres tipos de máscara según la forma y distribución de las celdas.

Ilustración 6.9. Detalle de las máscaras de un tubo de imagen.

¾ Máscara de sombras: Este tipo de máscara utiliza luminóforos dispuestos en forma de triángulos por lo que también es conocida como máscara Delta. Cuanto mayor número de tríadas mayor

definición, pero menor número de electrones intercepta la tríada, ya que es muy probable que el electrón choque con la propia máscara y por tanto, el brillo disminuye. Aún así, la calidad es muy buena y su precio bajo; por ese motivo, son las más utilizadas en los equipos dedicados al sector no profesional. ¾ Máscara de franjas: Es la utilizada por los tubos Triniton fabricados por Sony. Los luminóforos de las tríadas se disponen en paralelo de forma que la unión de todas las tríadas de una columna aparentan formar franjas de color. La máscara incorpora unos finísimos filamentos que dirigen los electrones hacia los luminóforos, de forma que no hay pérdida de electrones por choque con la propia máscara si hacemos los luminóforos y orificios de la máscara muy pequeños. El problema que presentan estos tubos es la sensibilidad a las vibraciones, ya que un golpe o vibración hace vibrar los filamentos y éstos a la imagen con gran facilidad. ¾ Máscara ranurada: Esta máscara desarrollada por NEC intenta resolver los problemas de brillo de las máscaras de sombras y lo consigue haciendo que los orificios de la máscara sean elípticos en lugar de redondos permitiendo una mayor entrada de electrones.

•

Convergencia: El tubo de rayos catódicos de un monitor en color está compuesto, como ya se ha comentado, por tres cañones que emiten electrones hacia la pantalla para generar la imagen que nosotros vemos. En la pantalla es donde se encuentran las tríadas de luminóforos que se iluminarán cuando los electrones provenientes del haz incidan sobre ellas. Los tres haces viajan paralelos y cada uno de ellos lleva la información correspondientes a uno de los tres colores primarios, por tanto, cada uno deberá incidir únicamente en el elemento de la tríada que tenga el color correspondiente a la información que transporta. Si por cualquier motivo, normalmente un mal ajuste o desgaste con el tiempo, los haces de electrones se separan, la información se distribuye a las tríadas de color contiguas produciendo un efecto de división en 2 ó 3, los puntos o líneas que queremos representar. Este efecto es más notable cuanto más se desplaza el haz de electrones a la periferia de la pantalla, puesto que la distancia que debe recorrer el haz de electrones en esos puntos es mayor que en el centro de la imagen. Las convergencias se ajustan de dos formas distintas, mediante unos circuitos electrónicos que en los monitores actuales no admiten muchos ajustes, y mediante un montón de imanes que se distribuyen sobre el yugo de deflexión. Todos estos imanes, con diferentes formas y

colocaciones, se ajustan en fábrica y salvo que dispongamos de suficientes conocimientos al respecto, lo mejor es no tocarlos, puesto que podemos desajustar completamente el tubo y quedará inutilizable por completo.

•

Baja radiación: Este parámetro indica que el tubo de imagen incorpora un filtro contra las radiaciones perjudiciales que emite. Actualmente, Ilustración 6.10. Efecto producido sobre una línea blanca por un mal todos los monitores incorporan esta ajuste de convergencias. característica y, por tanto, no es conveniente colocar un filtro externo que sólo reducirá la vida del tubo de imagen, puesto que estos filtros externos reducen la luminosidad del monitor obligándonos a ajustar la luminosidad a un valor superior en detrimento de la vida del tubo.

•

Ángulo de deflexión: Este parámetro determina el ángulo de deflexión máximo del tubo de imagen o tubo de rayos catódicos, TRC. Los TRC con poco ángulo de deflexión (90º) son más alargados y por tanto, los monitores presentan una mayor profundidad en sus medidas. Los TRC con ángulos de deflexión grandes (110º) son más cortos y por tanto, los monitores son menos profundos.

Ilustración 6.11. Ángulo de deflexión de un tubo de imagen.

6.5 Pantallas planas LCD. Las pantallas planas LCD son el sustituto lógico de los actuales monitores con TRC, debido a las múltiples ventajas técnicas que ofrecen y la práctica ausencia de ajustes complejos como convergencias, deflexión y enfoques.

6.5.1 Principio de funcionamiento. Para comprender el funcionamiento de una pantalla LCD, lo mejor es tratar primero el caso de un monitor LCD en blanco y negro. Todos estamos acostumbrados a ver los típicos relojes digitales y los juegos digitales de bolsillo que incorporan una pequeña pantalla de cristal de cuarzo líquido (LCD). Estas pantallas compuestas por cuarzo líquido tienen la propiedad de oscurecer determinadas zonas del cristal cuando a su través circula una corriente eléctrica. Por tanto, la pantalla de un reloj dispone de múltiples conexiones transparentes que conectan cada uno de los segmentos que componen los números del display con el controlador o microprocesador que produce la información que aparece en la pantalla. Cuando se desea activar un segmento, se aplica corriente a los terminales adecuados de la pantalla y éste se hace opaco o de color negro. Para que el observador distinga entre las zonas opacas y las transparentes, detrás del cristal de cuarzo se dispone una lámina reflectante que refleja la luz ambiente a través del cristal de cuarzo creando el contraste lumínico necesario para observar las zonas transparentes y las opacas producidas por los segmentos activos. Para poder ver la información de una pantalla de cristal líquido en una habitación a oscuras, será necesario iluminar la pantalla con una fuente externa como una lamparita o LED que provoque el contraste lumínico deseado. En el caso de las pantallas planas LCD en blanco y negro, también conocidas como pantallas de plasma, el funcionamiento es similar, pero en vez de estar dividida en segmentos con una forma más o menos definida, están formadas por una matriz de puntos que podremos oscurecer independientemente. Otra diferencia radica en que el display de un reloj sólo tiene dos estados posibles, o transparente u opaco; Sin embargo, las pantallas LCD permiten distintos niveles de transparencia, normalmente 256, que permitirán presentar imágenes con 256 niveles de grises, que son más que suficientes para representar una imagen en blanco y negro con calidad casi fotográfica. Por último, en el caso de las pantallas LCD, utilizan siempre una luz blanca polarizada (al igual que se hace con las gafas de sol polarizadas, la luz blanca del monitor se pasa a través de un filtro que limita las longitudes de onda a un espectro que no dañe la vista) que se distribuye uniformemente por toda la pantalla a través de una capa difusora. Para generar una imagen en blanco y negro sólo tenemos que activar con mayor o menor intensidad los puntos de imagen según correspondan a un gris claro (poca intensidad de corriente), un gris oscuro (mayor intensidad de corriente) o un negro (máximo nivel de corriente) y dejar sin activar los puntos de pantalla que vayan a representar un blanco. Posteriormente aplicaremos una fuente de luz difusa polarizada por la parte posterior de la pantalla para

que la luz emitida sea filtrada por la pantalla y le llegue al observador la sensación de una imagen luminosa en blanco y negro. 6.5.1.1

Pantallas LCD color pasivas.

Las pantallas LCD en color son similares a las de blanco y negro, pero disponen del triple de puntos, formando una matriz de tríadas de color RGB (rojo, verde y azul). Para ello, entre la fuente de luz y el cristal líquido se disponen unos filtros cromáticos de los colores fundamentales R, G y B que provocarán que cada punto, según su posición, emita una luz con una tonalidad roja, verde o azul. La Ilustración 6.12. Pantalla de plasma para integración de estos tres colores por retroproyección. el ojo humano dará la sensación de un color determinado. También se podrían disponer los filtros cromáticos después del cristal de cuarzo líquido creándose la misma sensación, este es el caso de los monitores TFT que se estudiarán a continuación. Por tanto, la pantalla de plasma no emite luz, sino que filtra la luz proveniente de una fuente de luz difusa blanca generando los colores requeridos en cada caso. Uno de los problemas que presenta este tipo de pantallas pasivas radica en la dificultad de controlar la polarización (opacidad) de los cristales líquidos con exactitud, para producir imágenes con colores reales y fieles a los originales. También presentan problemas para mantener la polarización de los cristales de cuarzo durante el tiempo de refresco de la imagen y para realizar cambios rápidos y bruscos en dicha polarización, produciendo un efecto de estela en la pantalla cuando se mueve un objeto, como por ejemplo el ratón. Esta es la característica que quizás más fácilmente nos hace diferenciar una pantalla de plasma activa de una pasiva, ya que en la primera no aparece estela y en la segunda sí. Por último, también requieren de la utilización de un cristal polarizado tras los filtros que limita considerablemente el ángulo de visión del observador, lo que implica que el observador debe disponerse lo más perpendicular posible a la pantalla para observar la imagen con buena calidad. Este tipo de pantallas ya está en desuso, aunque se siguen empleando en las pantallas de plasma utilizadas para proyectar imágenes del ordenador a través de un proyector de transparencias convencional.

La mayor ventaja de este tipo de pantalla es su simplicidad técnica y “bajo coste” con relación a las pantallas activas que se comentarán a continuación. 6.5.1.2

Pantallas LCD color activas (TFT).

Las pantallas LCD Activas con tecnología TFT son básicamente iguales a las LCD pasivas, salvo que controlan la polarización (grado de opacidad) de los cristales de cuarzo líquido mediante una matriz de transistores denominados TFT (Thin Film Transistor) y de condensadores unidos a cada uno de los transistores. Existen, por tanto, tres transistores TFT y tres condensador asociados a cada punto de la pantalla (uno por cada color básico del punto). La acción de los transistores y condensadores inciden en tres aspectos fundamentales: ¾ Permite un control muy preciso sobre la polarización de las celdas o ventanas del cristal líquido, de forma que se controla rigurosamente la opacidad de las mismas, permitiendo crear colores muy reales y fieles al original. ¾ Los condensadores permiten mantener la polarización del cristal líquido de forma muy estable el tiempo suficiente para que se produzca el refresco de la celda o punto en cuestión. ¾ Mejoran sustancialmente el tiempo de respuesta de las celdas de cristal líquido ante un cambio rápido y brusco en su polarización, llegándose en la actualidad a tiempos inferiores a los 16 milisegundos. Recordemos que, para que no se produzca una fatiga visual grande, los tiempos de respuesta deben ser inferiores a 25 milisegundos (1/40 imágenes por segundo). Estos dos últimos efectos reducen considerablemente el efecto estela en pantalla, siendo prácticamente inapreciable o inexistente en los monitores actuales.

Ilustración 6.13. Pantalla TFT de 19”.

En las pantallas TFT, la luz de fondo atraviesa el cristal difusor, que lo distribuye uniformemente por toda el área útil de pantalla, a continuación, atraviesa por un filtro polarizado que limita las longitudes de onda al espectro visible no dañino para el ojo humano. Posteriormente, atraviesa el cristal de cuarzo que dispone también de los transistores TFT y de los condensadores que controlan cada una de sus celdas, obteniendo 256 niveles de luminosidad diferentes por cada celda con un alto grado de estabilidad. La información ya codificada por el cristal de cuarzo atraviesa una capa transparente que constituye un cátodo común a todos los transistores y alcanza la capa de filtros cromáticos ajustados a las longitudes de onda del rojo, verde y azul básicos (RGB) del sistema de televisión, de forma que una vez atravesada esta capa, la imagen en color estará totalmente formada. Por último atraviesa un cristal de vidrio transparente que protege a la pantalla de los golpes y por un filtro polarizado que evita también reflejos en la pantalla

Ilustración 6.14. Desglose funcional de una pantalla TFT.

Al disponer de tres filtros de color y 256 niveles por cada color, el número de colores que se pueden representar con estas pantallas es de 2563 = 16.777.216 colores o lo que es lo mismo 16,7 Mc (mega colores), que se consideran en artes gráficas true color o color verdadero. De todos modos, debemos considerar este valor como el típico,

Ilustración 6.15. Pantalla TFT de un portátil.

puesto que hay pantallas LCD TFT que disponen de menos colores, por ejemplo, las utilizadas en los ordenadores de bolsillo también denominados PDA y PALM, que pueden disponer de 64 Kc (40 niveles por color). Cabe destacar también, que debido a las mejoras tecnológicas introducidos en los paneles difusores, que distribuyen uniformemente la luz por toda la pantalla, y de los cristales polarizados, también se han reducido considerablemente las deficiencias observadas en las pantallas pasivas en cuanto a la calidad de distribución de luz por la pantalla y el ángulo de visión, que actualmente supera los 170º en monitores de uso profesional. Si lo unimos a su considerable bajada de precios, hoy por hoy, podemos decir, que las pantallas LCD con tecnología TFT compiten con los monitores TRC a igualdad de condiciones y es de esperar que en breve adquieran la mayor cuota de mercado, quedando los monitores TRC limitados al sector gráfico profesional. Actualmente, se están investigando otros tipos de pantallas similares a las LCD pero que utilizan otras sustancias que permiten transformar la corriente eléctrica en luz, nos referimos a las pantallas que utilizan la tecnología OLED (Organic Light Emiting Diode, Diodo Orgánico Emisor de Luz). Este tipo de pantallas que se está comenzando a utilizar en cámaras digitales, no necesitan retroalimentación, ya que la luz la genera la propia sustancia que constituye el diodo OLED, son muy eficientes y generan una imagen muy brillante consumiendo mucho menos que una pantalla TFT de las mismas características. Por otro lado, no requieren filtros polarizados por lo que se pueden construir pantallas muy planas y en materiales plásticos. Su principal desventaja radica en la alta degradación que tienen las sustancias empleadas al contacto con el aire o el agua. También su coste de producción es actualmente muy elevado, aunque seguramente que con el tiempo se irá reduciendo hasta alcanzar a los monitores actuales TRC y TFT, Tanto en las pantallas LCD activas como en las pasivas, no existe el problema de convergencia, tal y como se entiende en los tubos de rayos catódicos, producido por la convergencia de los haces de electrones, pero a mucha menor escala también se aprecia un efecto similar producido por el hecho de que los tres puntos de color están separados, siendo esta distancia máxima entre los puntos de los colores que se encuentran en los extremos de la tríada. También se puede producir un efecto moiré debido a la distribución uniforme de todas las tríadas en la pantalla. Al contrario, de cómo sucede con los tubos de rayos catódicos, las pantallas planas no tienen enfoque, dadas sus características constructivas y por este motivo, la nitidez de estas pantallas es idéntica en todas las zonas de la pantalla, no como en un monitor con TRC que mantiene siempre mayor nitidez en el centro que en los extremos producido por el desenfoque del haz en estas zonas más distantes del tubo.

6.5.2 Características de los monitores LCD. ¾ Contraste: Al igual que en los monitores TRC, una imagen contrastada nos da una idea de nitidez representando la relación entre los tonos claros y oscuros de la imagen representada. En los monitores LCD, el contraste se expresa por dos números que nos indican dicha relación, siendo valores admisibles de contraste a partir de 400:1 y siendo buenos valores a partir de 700:1. Lo ideal, en un buen monitor, es que el valor deseado de contraste se alcance con un valor del 80% del ajuste de contraste, de forma que tengamos un cierto margen de ajuste por encima para la representación de imágenes que no estén muy contrastadas. ¾ Brillo: Este parámetro se da en cd/m2 (candelas por metro cuadrado) y representa la luminosidad de la imagen. Uno de los mayores problemas que han presentado hasta ahora los monitores LCD ha sido su baja luminosidad o brillo, que hacía que en ambientes muy iluminados la imagen se apreciase muy mal. Actualmente se ha mejorado considerablemente este aspecto estando muy próximo a los obtenidos en monitores TRC. Los valores de brillo por debajo de los 150 cd/m2 se consideran malos. Entre 150 y 250 cd/m2, normales, aptos para oficinas y ambientes normalmente iluminados y de 250 a 450 cd/m2, buenos, aptos para ambientes muy luminosos en los que la luz de día es considerable. En recintos al aire libre con luz día intenso, los monitores LCD aun no emiten suficiente luminosidad, por lo que hay que recurrir a monitores TRC especiales. ¾ Temperatura de color: Realmente representa la temperatura del blanco más blanco que es capaz de representar el monitor. Si la temperatura es baja, inferior a 6500 ºK, el color se observa cálido con tonalidades rojizas o verdosas y si está por encima, se observa un blanco frío con tonalidades azuladas que son muy agradables a la vista, por lo que los monitores que alcanzan temperaturas de color altas suelen ser más caros y deseados por los usuarios que están mucho tiempo delante del monitor. Las temperaturas de color entre los 6500 ºK y los 7200 ºK se considera que generan un blanco bastante neutro y sin una tonalidad de color definida. ¾ Resolución nativa: En el caso de los monitores LCD no se suele hablar de resolución máxima, en su lugar se utiliza el término de resolución nativa, indicando ésta la resolución para la cual fue diseñado el monitor en puntos o píxels horizontales y verticales. Son por tanto, el número de puntos físicos reales que presenta el monitor. Cualquier otra resolución inferior utilizará métodos de interpolación de puntos para conseguir

rellenar toda la pantalla, por lo que la calidad será sensiblemente inferior. Si la frecuencia es mayor, desaparecerán puntos de pantalla, por lo que también disminuirá la calidad y aparecerán distorsiones considerables si la información a representar utiliza líneas o puntos muy finos. Las resoluciones nativas típicas son: o Monitores 14” y 15 “: 1024 x 768 puntos. o Monitores 17 “: 1280 x 1024 puntos. o Monitores 19 “: 1600 x 1200 puntos. o Monitores 20“ y 21”: 1920 x 440 puntos. ¾ Dot pitch: Al igual que en los monitores TRC, también representa el tamaño del punto físico y sus valores son similares, entre 0,25mm para monitores pequeños de 14 o 15 pulgadas y 0,30mm para monitores grandes como los de 20 pulgadas. ¾ Ángulo de visión: Indica el ángulo máximo a través del cual la imagen se ve con una cierta nitidez. Lo ideal sería que este ángulo fuese, tanto vertical como horizontalmente, de 180º, pero lo normal es que sea muy inferior a este. Los monitores de gama baja tienen ángulos de visión inferiores a 140º y los de gama alta alcanzan hasta los 170º. ¾ Tiempo de respuesta: Sería el equivalente a la frecuencia de vertical en los TRC. Este tiempo es el que necesita un punto de imagen para conmutar entre el encendido y el apagado total. Para que el ojo no aprecie el efecto de parpadeo que produce el encendido y apagado de un punto, el tiempo de respuesta debe ser inferior a los 25ms (mili segundos). Los monitores de gama baja pueden tener tiempos inferiores a este valor, por lo que el cansancio visual puede ser grande si el usuario está mucho tiempo delante del monitor. Los monitores de gama alta tienen tiempos de espera inferiores a 16ms. ¾ Tamaño en pulgadas: Al igual que en los monitores TRC es el tamaño de la diagonal de la pantalla en pulgadas. Los valores típicos son: 14, 15, 17, 19, 20 y 21 pulgadas. ¾ Relación de aspecto: Al igual que en los monitores TRC es la relación entre la dimensión horizontal y vertical de la imagen. Además de la relación típica 4:3 actualmente se fabrican muchos monitores con relaciones de aspecto 16:9. ¾ Conexiones: Las conexiones utilizadas por los monitores LCD suelen ser superiores a las de los TRC incorporando normalmente las siguientes:

o D-Sub 15: Conexión analógica idéntica a la de los monitores TRC. o DVI: Conexión digital de vídeo (comentada en las tarjetas gráficas). o S-Video: Super vídeo (comentada en las tarjetas gráficas). o AV-compuesto. Vídeo compuesto (comentada en las tarjetas gráficas). o Conexión USB. Los monitores actuales de gama alta disponen de un concentrador USB 1.1. o Altavoces: Es muy normal que los monitores LCD lleven incorporados un juego de altavoces que se conectarán a la CPU mediante esta conexión. o Micrófono: Al igual que sucede con los altavoces, también es común que las pantallas LCD lleven incorporado un micrófono que se une a la CPU a través de este conector. ¾ Peso: Es muy inferior al de los monitores TRC. Mientras que un monitore TRC de 19” supera los 30 Kg, uno LCD no suele superar los 7 Kg. ¾ Botones y menú OSD: Los ajustes de un monitor LCD son similares a los estudiados en los monitores TRC. ¾ Consumo: Mientras que un monitor TRC supera fácilmente los 150 vatios, un monitor LCD apenas si llega a los 50 vatios de consumo. ¾ Ancho de banda de vídeo (tasa de puntos de vídeo): El parámetro es idéntico al comentado en las tarjetas gráficas con el mismo nombre y su valor debe estar en concordancia con la tarjeta gráfica que vayamos a utilizar con el monitor. En general, un buen valor sería mayor de 135 MHz.

6.5.3 Calidad de un monitor LCD TFT. El estándar ISO 13406-2 establece algunas normas de calidad de las pantallas planas (New ISO Standard 13406-2 for Flat Panel Display), estableciendo los parámetros y formas de medida de características como: ¾ Iluminación de la pantalla (Display Luminance). ¾ Contraste. ¾ Reflexión. ¾ Color. ¾ Uniformidad de color y luminancia.

¾ Análisis de la fuente de luz. ¾ Puntos estropeados. ¾ Efecto Flicker (parpadeo de líneas muy finas). Debido al proceso de fabricación fundamentalmente, las pantallas LCD suelen tener defectos en algunos o muchos de sus puntos (Píxel) o subpuntos (subpixels), que pueden ser de distinto tipo, según los puntos estropeados estén siempre iluminados, estén siempre apagados, o bien sea sólo un subpunto del punto el que esté averiado.

Ilustración 6.16. Pantalla TFT de un portátil.

En cuanto al número de puntos estropeados se establece una clasificación según la siguiente tabla: Clase Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Punto siempre iluminado

Punto siempre apagado

Cualquiera de los subpuntos que componen el punto estropeado

III

150

500

Tabla 6-2. Tabla de clase de un monitor dependiendo del número de puntos estropeados.

6.5.4 Ventajas e inconvenientes de las pantallas LCD. Aunque ya se han ido comentando las ventajas y desventajas de este tipo de monitores, haremos ahora una recopilación de las ventajas e inconvenientes principales.

Uno de los mayores problemas que presentan las pantallas LCD es el de no poder iluminar una parte de un punto de imagen para representar una resolución diferente a la resolución física de la pantalla. Es decir, si compramos una pantalla LCD de 1024 x 768 puntos, representará imágenes a esta resolución con toda nitidez y calidad, pero si se desea presentar una imagen con menor resolución, por ejemplo 640 x 480 u 800 x 600, se planteará un problema con los puntos no utilizados, puesto que, por ejemplo, 1024 / 640 = 1,6, lo que implicaría que cada píxel de la imagen debería utilizar 1,6 puntos físicos de la pantalla. ¿Cómo solucionar esto?, se han adoptado varias soluciones, la más evidente es reducir el espacio de presentación de la imagen cuando la resolución se reduce, de forma que alrededor de la imagen queda una zona en negro no utilizada. Esta solución ha sido muy utilizada en los ordenadores portátiles. La otra solución es utilizar toda el área de la pantalla para crear la imagen, calculando por interpolación los puntos carentes de información. Este método presenta problemas cuando se deben representar líneas muy finas que en algunos casos se verán más gruesas de lo que realmente son. Otro problema que pueden presentan las pantallas LCD es la mala sincronización entre las frecuencias de los barridos de la tarjeta de vídeo y el reloj que sincroniza el encendido y apagado de los transistores TFT. Si se produce un desfase entre estas señales, normalmente por un desajuste de la señal de reloj de la pantalla, aparecerán unas franjas verticales en la imagen. Según el desfase producido, las franjas verticales serán más o menos visibles en la imagen. Tampoco debemos olvidar el inconveniente que produce el bajo ángulo de visión correcta que presentan las pantallas LCD, aunque poco a poco, van mejorando. Entre las ventajas podemos destacar, aparte de las ya comentadas, su reducido peso y un mayor aprovechamiento del área útil de la imagen. En un monitor con TRC de 17”, se pierde casi una pulgada que es cubierta por la carcasa del monitor mientras que los monitores de pantalla LCD utilizan toda la pantalla para representar la imagen. También presentan un consumo muy reducido

6.6 Averías en Monitores. Las tarjetas gráficas y los monitores son elementos que trabajan con un mismo fin, mostrar la información de texto o gráfica que se procesa en la CPU, por tanto, es difícil saber cuando la avería es debida a problemas en la tarjeta gráfica o en el monitor.

No obstante, la avería más usual que podemos encontrar en el sistema gráfico es la producida por el deterioro del cable de conexión entre tarjeta y monitor.

6.6.1 Cable de conexión. Los síntomas producidos por las averías en los cables de conexión suelen ser: • Falta de sincronismo horizontal: Se ha cortado el cable correspondiente al sincronismo horizontal. En la imagen, se ven múltiples líneas horizontales dejando entrever la imagen como si estuviese tumbada o muy distorsionada.

•

Falta de sincronismo vertical: Se ha cortado el cable correspondiente al sincronismo vertical. La imagen no se queda quieta en pantalla y va pasando rápidamente de arriba abajo o viceversa.

•

Falta de algún color: Se ha cortado el cable correspondiente al color que falta en la imagen. La imagen se observa bien, pero se aprecia la falta de un color por una marcada tonalidad azulada (falta del rojo) o verdosa amarillenta (falta del azul o el verde).

Este tipo de averías suele ser intermitente y desaparece al mover suavemente los cables de conexión en las zonas próximas a los conectores. Como se comentó en los apartados anteriores, existen dos formas distintas de conectar los monitores con las tarjetas según la calidad del monitor y tarjeta. 1. Conexión a través de manguera de cables con conectores DB-SUB 15. Es el más usual, aunque nos podremos encontrar cables de conexión que parten del interior del monitor (los más usuales), o cables con dos conectores DB-SUB 15, uno para conectar a la tarjeta y otro para conectar al monitor. o En el primer caso, la rotura del cable suele producirse en el interior del conector DB-SUB 15 y por tanto, la solución radica en abrir el conector y reparar la conexión. Si el conector está sellado térmicamente, cortaremos la manguera al ras del conector y pondremos uno nuevo. Otra posibilidad puede ser el corte de alguno de los cables interiores de la manguera en cuyo caso, deberemos cortar el cable por encima de la rotura y poner de nuevo el conector. o En el segundo caso, tendremos que comprobar ambos conectores para saber en cuál de los dos se encuentra el problema. 2. Conexión mediante cable coaxial RG-58 o similar y conectores BNC. En este caso es fácil comprobar cuál es el cable averiado, puesto que se pueden desconectar independientemente. Para averiguar cuál es el cable estropeado, sólo tendremos que ir desconectando y volviendo a conectar cable por cable, hasta que detectemos que al quitar un cable la imagen

permanece igual que antes de quitarlo. Una vez detectado el cable se procederá a sustituir el conector.

6.6.2 Monitor. Una vez eliminada la posibilidad de que la avería haya sido producida por los cables, el siguiente paso es comprobar el monitor, puesto que es el último elemento de la cadena. La comprobación más rápida consiste en sustituirlo por uno en buen estado. Si la avería persiste, entonces la avería será de la tarjeta gráfica de la cual ya hemos hablado en el tema anterior. Una vez determinado claramente que la avería es del monitor, lo primero que deberemos hacer es asegurarnos que no es debido a un mal ajuste del monitor. También debemos tener en cuenta que la reparación de averías en monitores sería tema para un curso completo y por tanto, no pretendemos que el alumno sea capaz de repararlas, sino únicamente de diagnosticar las más típicas. Las averías típicas que podremos encontrar son las siguientes: Síntoma o avería Solución Convergencias: La El problema puede ser la vejez del monitor o un golpe imagen se ve fuerte que haya recibido. Lo más usual es que se hayan borrosa o desajustado las convergencias estáticas del tubo. desenfocada en los extremos presentándose las líneas y puntos en estas zonas con trazos de color azul, rojo o verde muy marcado. Sincronismo vertical: Mal ajuste del mando de frecuencia vertical. Este mando La imagen no se se encuentra normalmente en el interior del monitor y por detiene en la tanto, deberemos abrir el monitor y localizar el mando pantalla y pasa más para proceder a su ajuste. o menos Si no se consigue ajustar con el mando de frecuencia rápidamente de vertical, entonces el problema será una avería de los arriba hacia abajo de circuitos de vertical. la pantalla o viceversa. Aparece una línea Este problema puede producirse por el deterioro del blanca horizontal. oscilador de vertical o del transistor o integrado de potencia que envía la señal de barrido vertical a las bobinas deflectoras. Ocasionalmente también puede ser

La imagen aparece, pero no ocupa todo el espacio vertical de la pantalla. Sincronismo horizontal: Aparece la imagen con líneas blancas y negras casi horizontales que dejan entrever la imagen muy distorsionada, como si estuviera tumbada. Vibración de la imagen: La imagen vibra apareciendo una oscilación en los laterales de la imagen. Síntoma o avería La imagen aparece, pero no ocupa todo el espacio horizontal de la pantalla.

la rotura de la bobina de deflexión horizontal del yugo. Esta avería se produce por un fallo en los circuitos de amplificación del barrido vertical. Otra causa posible es por un mal ajuste del mando de amplitud vertical que se encuentra entre los mandos externos del panel de controles, en el frontal del monitor. Mal ajuste del mando de frecuencia horizontal. Este mando se encuentra normalmente en el interior del monitor y por tanto, deberemos abrir el monitor y localizar el mando para proceder a su ajuste. En ocasiones también se produce este efecto por un mal ajuste de la fase de horizontal. Este ajuste se suele encontrar entre los mandos exteriores del monitor. Si no se consigue ajustar con el mando de frecuencia horizontal o con el de fase, entonces el problema será una avería de los circuitos de sincronismo horizontal. Si la oscilación es muy fina y rápida, la avería puede ser debida a un problema de alta tensión. Esta avería suele ser intermitente y es debida a una fuga de alta tensión. Si la oscilación es amplia y lenta, el problema puede ser de un condensador de filtrado de la fuente de alimentación que esté seco y no filtre bien.

Solución Esta avería se produce por un fallo en los circuitos de horizontal o los de alta tensión. También puede ser producida por un mal ajuste del mando de amplitud horizontal que se encuentra entre los mandos externos del panel de control frontal del monitor. La imagen aparece Uno de los amplificadores de color se ha estropeado. con falta de un color No aparece imagen Esta avería puede ser tanto por la fuente de y no aparecen alimentación, como por los circuitos de alta tensión. signos de alta tensión al pasar la mano delante de la pantalla. La imagen aparece Esta avería puede ser por un desajuste del mando de desenfocada. enfoque que se suele encontrar en el transformador de alta tensión (manipular con sumo cuidado, la tensión en este transformador es superior a los 30.000 voltios).

También puede ser una avería en una de las rejillas del tubo, producida por algún golpe violento.

Ilustración 6.17. Transformador de alta tensión.

La imagen aparece bien, pero un poco clara y con unas líneas blancas en diagonal que cruzan la imagen de lado a lado y de abajo arriba.

Estas líneas se denominan de retrazado y las origina una avería en el circuito de borrado. También puede apreciarse este efecto en los monitores ya viejos si se sube al máximo el brillo y el contraste.

Tabla 6-3. Averías típicas de un monitor y sus posibles soluciones.

7 Tarjetas de sonido. Aunque el sentido del oído es complejo, podríamos resumir su funcionamiento diciendo que el oído capta las ondas de energía producidas por los cambios de presión que generan la voz, los instrumentos musicales y todo tipo de elementos capaces de generar sonidos en la naturaleza. Posteriormente, nuestro cerebro interpreta, como sonidos, dichas variaciones en las ondas de presión. El micrófono, al igual que el oído, tiene como misión captar estos sonidos y convertirlos en estas señales eléctricas analógicas con la misma forma e intensidad que las ondas de presión que forman los sonidos. Estas señales eléctricas con forma de onda son analógicas, es decir, varían constantemente con el tiempo y no toman valores determinados como ocurre con las señales digitales.

Ilustración 7.1. Representación en el tiempo de una señal sonora captada por un micrófono.

Para poder almacenar en un fichero la señal sonora proveniente de cualquiera de sus entradas, necesitamos de un dispositivo capaz de convertir dicha señal analógica en una señal digital codificándola y, si es conveniente, comprimiéndola posteriormente. La misión de la tarjeta de sonido de nuestro ordenador es la de reproducir y grabar sonidos desde fuentes variadas como: CD, micrófono, entrada auxiliar, módem, TV, Sintetizador (MIDI), entradas digitales ópticas (SPDIF), o también reproducir el sonido almacenado en ficheros en diferentes formatos como pueden ser: Wave (sonidos digitalizados), MP3 y WMA (ficheros digitalizados con compresión), MIDI (ficheros de música digital), etc. En general, estas fuentes se pueden reducir a 3 tipos:

Entradas de señales eléctricas analógicas.

Entradas de señales eléctricas digitales.

Archivos en distintos formatos como Wave, MIDI, MP3, etc.

Las salidas de la tarjeta de sonido también pueden ser de dos tipos distintas: Salidas analógicas.

Salidas digitales.

Aunque también se podría considerar como salida la generación del fichero de sonido digitalizado, codificado y comprimido, pero esta opción no la consideraremos por el hecho de que es el sistema operativo, con ayuda de la tarjeta de sonido, quien realiza esta misión.

Ilustración 7.2. Tarjeta de sonido

7.1 Digitalización del sonido. Como se comentó en el apartado anterior, la naturaleza del sonido es analógica y la de nuestro oído también, sin embargo, los ordenadores no pueden trabajar con señales de este tipo por lo que debemos transformarla previamente para poder ser tratada en un ordenador. Los pasos necesarios son dos, según sea el caso, el primero sería la digitalización del sonido adquirido por las entradas analógicas, para lo cual se utiliza un circuito denominado convertidor analógico digital o ADC que se encarga, como su nombre indica, de convertir la señal analógica de entrada en una señal digital comprensible para el ordenador. El otro paso sería el inverso, para que el oído humano pueda interpretar los sonidos procesador por el ordenador, previamente deben ser convertidos de nuevo a señales analógicas, para lo cual se utiliza el circuito inverso denominado conversor digital analógico o DAC.

7.1.1 Convertidor Analógico/Digital, ADC. El elemento que se encarga, en la tarjeta de sonido, de transformar los niveles analógicos de la señal de entrada en niveles digitales discretos comprensibles por el ordenador se denomina ADC (Analog to Digital Conversor) o convertidor A/D (Analógico/Digital). Supongamos una señal eléctrica analógica con la forma de la mostrada en la siguiente figura:

Ilustración 7.3 Señal de sonido analógica.

Para convertirla en una señal digital hay que muestrearla (sampling), es decir, tomar muestras a intervalos más o menos pequeños de tiempo y guardar el valor de dichas muestras cuantificadas digitalmente, por ejemplo, en un fichero Wave.

Ilustración 7.4 Señal de sonido analógica muestreada.

En la figura anterior cada línea vertical indica un muestreo, la información que guardaremos será la correspondiente al valor discreto de cada una de las muestras tomadas en el tiempo de forma ordenada. El ADC realiza, por cada muestra, una medida de la amplitud de la señal eléctrica y lo convierte en un número digital discreto que oscila entre dos valores mínimo y máximo, por ejemplo, entre 0 y 255 (correspondiente a un ADC de 8 bits o 0 y 65535 (correspondiente a un ADC de 16 bits). Los valores también pueden ser negativos en cuyo caso, un ADC de 8 bits obtendrá valores comprendidos entre -127 y + 128, en total 256 valores si se cuenta el cero como tal. A este proceso de le denomina cuantificación y al sistema de digitalización completo se le denomina PCM (Pulse Code Modulation) o Modulación de Pulsos Codificados.

Para la realización de esta operación de conversión intervienen dos parámetros que determinarán la calidad del sonido digital convertido:

•

Frecuencia de muestreo medida en Hz, que indica el número de muestreos que se realizan en un segundo, por tanto un muestreo de 8KHz indica que se toman 8000 muestras en un segundo. Para poder digitalizar con una calidad de alta fidelidad la frecuencia de muestreo debe ser superior a 44,1 KHz

•

Resolución de las muestras, también llamado profundidad de muestreo, en realidad queda determinado por el número de bits que tendrá el número que indica la medida de cada muestra. Por ejemplo, con 8 bits, sólo podemos escribir números entre –127 y +128, que en total, nos dan 256 posibles valores (incluyendo el valor “cero”).

Teniendo en cuenta que tomamos todas estas muestras con la esperanza de poder volver a reproducir fielmente la señal original a partir de las mismas muestras, cuanto mayor sea el número de muestras, más datos tendremos de la señal original. En realidad, con una frecuencia de muestreo de 44,1 KHz obtenemos la calidad de sonido de audio digital utilizada en los equipos reproductores de CD. Aunque si aumentamos esta frecuencia se mejoraría la calidad de dicha señal, el oído humano no es capaz de apreciar dicho aumento en la calidad. Sólo los auténticos melómanos y con un oído muy fino y entrenado son capaces de apreciar dicha mejora en la calidad. Además, el aumento de la frecuencia de muestreo implica la necesidad de más recursos del sistema para el tratamiento digital de la señal, por tanto, se ha buscado un compromiso entre los recursos implicados en el proceso y la calidad deseada, considerando que el aumento de la frecuencia de muestreo por encima de 44,1 KHz prácticamente no mejora la calidad del sonido de forma apreciable, aunque hoy día se pueden encontrar tarjetas de la gama alta que tienen frecuencias de muestreo de hasta 90KHz. El número de bits determina la resolución con la cual se va a cuantificar el valor obtenido de cada muestra. En realidad, esta limitación del número de bits obliga a un redondeo en el número, ya que tenemos que dar a cada medida un valor entero discreto entre los 256 posibles para el caso de 8 bits. Supongamos que el convertidor A/D es capaz de obtener medidas entre -1,27v y +1,28v, (en este caso, la resolución será de 0,01v), y supongamos que el valor real de la señal durante una muestra es de 857mV (0,857v). Con este valor el DAC deberá elegir entre asignarle el número +85 o el número +86, en ambos casos cometerá un error en la medida debido a la falta de resolución, teniendo que redondear al valor más próximo. Con resoluciones de 16 bits, obtenemos 65536 valores posibles para asignar a cada medida, de forma que el error producido será menor. La mayor exactitud en la medida redunda en

que la imagen digital sea mucho más fiel a la señal original. En los reproductores de audio CD se utilizan precisamente 16 bits de resolución. En audio profesional se llegan hasta los 20 bits (1048576 valores/muestra), lo que indica que en realidad no son necesarios más bits para obtener una inmejorable calidad. De todas formas hay fabricantes que en la actualidad utilizan hasta 24 bits de resolución en algunas tarjetas de la gama alta, y se comienza a hablar de futuras tarjetas con resoluciones de 32 bits. Una vez que el sonido se ha muestreado según el procedimiento indicado anteriormente, ya se considera sonido digital. El siguiente paso será almacenarlo en un fichero, para lo cual, en muchos casos, dado el elevado tamaño de la información a almacenar, se procede a comprar mediante algoritmos especialmente diseñados para ficheros de música. De este modo aparecen cientos de formatos y extensiones distintas para los ficheros de audio, entre las que cabe destacar las siguientes: • WAV: Se trata de ficheros donde se ha guardado de forma ordenada todos los valores tomados durante el muestreo de la señal.

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MP3: Es el resultado de comprimir los datos digitalizados en formato PCM mediante un algoritmo específico de compresión denominado MP3. Es uno de los formatos más utilizados en la actualidad para comprimir ficheros de música.

•

MPEG Al igual que los anteriores es un fichero comprimido, utilizado en este caso, para las pista de audio de las películas de vídeo grabadas en formato DVD..

7.1.2 Convertidor Digital/Analógico, DAC. El proceso inverso al comentado en el apartado anterior se denomina conversión digital analógica y para tal proceso se requiere de un circuito denominado conversor digital analógico o DAC (Digital to Analog Conversor). La necesidad de esta conversión radica, como ya se ha comentado anteriormente, en que el oído humano no es capaz de interpretar como sonido la información procesada digitalmente por el ordenador. La salida de estos circuitos se aplica directamente a unos amplificadores que adecuan los niveles de salida del DAC a otros más altos necesarios para poder excitar la membrana de un altavoz que servirá de interfaz entre el ordenador y el oído humano. En la figura siguiente vemos +25 -5 +50 -10 como a partir de una tabla de valores +50 -15 se obtiene una señal analógica. +45 -25 +40 -30 Ilustración 7.5 +35 -45 +25 etc. +0

Finalmente mediante la aplicación de un circuito llamado filtro analógico se reproduce la señal eliminando las interferencias del muestreo.

Ilustración 7.6

De esta forma se obtiene una señal analógica que se enviará finalmente a los altavoces. La frecuencia de muestreo en la reproducción de la señal será la misma que la utilizada en la grabación. El número de bits del DAC suele ser el mismo que el del convertidor ADC, aunque no necesariamente; de hecho hay tarjetas en las que no ocurre así. Pero no tiene sentido cambiar la calidad ya que si solo podemos grabar a 8 bits, para qué queremos reproducir a 16 bits. A pesar de ello, si reproducimos música sintetizada o muestreada no importará mucho el número de bits de grabación, ya que no utilizaremos esta función de la tarjeta.

7.1.3 Full Duplex. Este término indica que la tarjeta es capaz de grabar y reproducir al mismo tiempo, una tarjeta que no sea full duplex sólo podrá realizar una de las operaciones a la vez. De todas formas hoy en día cualquier tarjeta tiene esta opción y las tarjetas que no la tienen, están muy obsoletas. Las tarjetas full duplex utilizan dos canales DMA que permiten dicha grabación y reproducción simultánea. Esto conlleva en algunos casos la posibilidad de conflicto con otros dispositivos que utilizan el mismo canal DMA, ya que el ordenador suele contar solamente con un total de 8 canales de este tipo. La función full duplex es muy apreciada en videoconferencia, ya que permite la transmisión y recepción simultánea de sonidos e imágenes. También la utilizan los programas para la decodificación de TV codificada, que capturan, por una de sus entradas del canal de grabación, la señal a decodificar y la devuelven decodificada al canal de reproducción en tiempo real.

7.2 Síntesis de sonidos. La síntesis de sonido consiste en la generación o simulación, por parte del ordenador o tarjeta de sonido, de sonidos de instrumentos musicales o cualquier otra índole, mediante procesos digitales más o menos complejos. En la actualidad, la fidelidad con la cual se simulan digitalmente todo tipo de instrumentos musicales, sonidos como los de un motor, del agua fluyendo por un río, fenómenos atmosféricos y, en general, cualquier sonido que se produce en la naturaleza es, simplemente, impresionante, siendo muy difícil, en tarjetas profesionales, distinguir los sonidos reales de los sintetizados. Existen dos procedimientos para la síntesis de sonidos que son la síntesis FM y la síntesis mediante Tablas de Ondas.

7.2.1 FM. Una de las primeras tecnologías utilizadas para la síntesis o generación artificial de sonidos fue la sintetización de sonidos por Frecuencia Modulada. Se trataba de imitar sonidos a partir de una frecuencia o tono generado internamente por la tarjeta que se va manipulando hasta obtener el sonido deseado. La primera tarjeta de sonido que utilizaba este sistema de síntesis se empezó a comercializar hacia los años 80. La calidad de los sonidos sintetizados no es muy buena, vista desde el mundo profesional, pero debido a su bajo coste, se han utilizado mucho en el entorno del PC. Una vez generada la frecuencia a partir de un oscilador electrónico interno de la tarjeta, lo que se hace es modularla y crear una envolvente que hará variar la forma de subida y caída de dicha nota, intentando imitar, por ejemplo, la pulsación de una tecla de un piano que se caracteriza por una rápida subida o comienzo de la nota y un prolongado tiempo en su extinción. Finalmente, mediante unos filtros electrónicos, varía el número e intensidad de los armónicos de la nota, variando así su timbre, De este modo, conseguimos diferenciar notas semejantes a las producidas por la cuerda de una guitarra, con una forma senoidal característica, de una nota producida por un violín, donde la forma característica tiene forma de un diente de sierra. Ilustración 7.7

Estas notas además pueden modularse con efectos más o menos espectaculares como el efecto de reverberación, el efecto trémolo, el efecto de

desplazamiento de frecuencia, o el efecto envolvente por desplazamiento de fase entre otros. El estándar que han utilizado en las tarjetas de sonido se denomina OPL-3.

7.2.2 Tabla de ondas (Wave Table). A pesar de que en su momento fue muy espectacular la tecnología de síntesis FM, permitiendo la los juegos toda clase de efectos musicales especiales, no tiene suficiente calidad para el mundo de la música, en el que se requieren sonidos reales y limpios. Hoy en día, la síntesis FM ha sido ampliamente superada por la llamada tecnología de tablas de ondas, que obtiene sonidos mucho más parecidos a los de los instrumentos reales. La Tabla de ondas se basa en grabar muestras de sonidos reales en la memoria de la tarjeta y, a partir de estas muestras, reproducir dicho sonido variando simplemente la frecuencia de estas muestras. Por ejemplo, grabamos el sonido de una flauta emitiendo la nota (frecuencia o tono) LA durante un tiempo determinado y lo almacenamos en la memoria de la tarjeta de sonido. Para que la tarjeta emita dicho sonido de una nota “LA” bastará con reproducir la muestra que se ha grabado en la memoria, repitiendo la muestra durante el tiempo deseado. Para que la tarjeta reproduzca, por ejemplo, un sonido de flauta en la nota “DO” de la octava superior, tendrá que reproducir más rápidamente la muestra, ya que la nota “DO” de la octava superior es una frecuencia mayor. Para el caso de tener que reproducir una frecuencia inferior, simplemente emitirá la nota muestreada a una velocidad más lenta. Es algo así como acelerar o ralentizar el sonido. El estándar de Tablas de ondas se denomina General MIDI y lo utilizan todas las tarjetas de sonido actuales. Otros fabricantes utilizan además de ésta, otros tipos de tablas como la Roland MT-32. Evidentemente al reproducir un sonido que se ha grabado anteriormente de un instrumento real, las posibilidades de que la reproducción de dicho sonido se parezca al sonido real es mucho mayor que si se crea de forma sintética. En la actualidad cualquier tarjeta moderna debe incorporar el sistema de síntesis por tabla de ondas. Esta técnica de tabla de ondas implica que la tarjeta debe incluir una memoria, y un procesador para la gestión del proceso. La memoria siempre determinará la cantidad de muestras que puede almacenar la tarjeta. Todas estas tarjetas incorporan una memoria ROM con sonidos pregrabados de fábrica que se pueden utilizar, pero no se pueden modificar. Para aumentar el número de muestras que entran en la ROM se recurre a técnicas de compresión. Las de la gama más alta incorporan además una memoria RAM

para que el usuario pueda grabar sus propias muestras; en este caso también se recurre a técnicas de compresión para aumentar el número de muestras que entran en la RAM, ya que su tamaño es limitado. Finalmente, hoy en día, se utilizan cada vez más tarjetas que permiten el acceso a la memoria RAM principal del sistema, con lo que se aumenta el número de muestras que puede grabar el usuario, sin aumentar apenas el coste de la tarjeta. Los buses utilizados por las tarjetas de sonido son el bus ISA, que se ha quedado obsoleto, y el PCI, que constituyen la tendencia actual, pero también se está incrementando el uso de tarjetas externas de sonido que utilizan el bus USB. La calidad de los sonidos en las tarjetas con tablas de onda depende de varios factores como la frecuencia que se ha utilizado para el muestreo, el número de bits utilizados para el muestreo, el algoritmo de compresión, la calidad del sonido original, etc.

7.2.3 DSP (Digital Signal Processor). El DSP (Digital Signal Processor) o procesador de señales digital, es el procesador que gestiona todo el proceso de generación de sonidos por medio de las tablas de ondas grabadas en memoria. Este procesador además, en muchos casos, soporta aceleración de las funciones ActiveX, de forma similar a como lo hacen las tarjetas aceleradoras 3D en el proceso de vídeo. El DSP determina el nivel de polifonía o número de voces que soporta la tarjeta. Un sonido monofónico es el que emite una única nota de un instrumento, pero en un caso real, muchos instrumentos son polifónicos, generan varios sonidos al tiempo, o en el caso de una orquesta, son muchos los instrumentos que tocan o suenan al mismo tiempo, obteniendo entonces un sonido polifónico. Por ejemplo, si hacemos vibrar una única cuerda de una guitarra obtendremos un Ilustración 7.8. Chip DSP. sonido monofónico con sus características únicas de tono y timbre. Sin embargo, al tocar una melodía con una guitarra normalmente lo que se hace es tocar acordes formados por la vibración simultánea de las 6 cuerdas obteniendo entonces un sonido polifónico. Una característica importante para poder reproducir los acordes de los instrumentos de forma polifónica es que el DSP sea capaz de reproducir simultáneamente los distintos sonidos o voces que emite dicho instrumento. En el caso de querer simular el sonido de varios instrumentos, necesitaremos un sistema que sea capaz de reproducir varios sonidos simultáneos de cada instrumento, denominándose voces.

Un DSP puede ser de 32, 64, 128, 256 e incluso 1024 voces. Lo cual, como hemos visto, no significa necesariamente que pueda reproducir 256 instrumentos a la vez, puesto que varios de esos sonidos pueden pertenecer a distintas notas de un mismo instrumento. Normalmente el número de instrumentos que puede manejar simultáneamente el DSP es muy inferior al número de voces, estando comprendido éste entre los 16 y 32 instrumentos al tiempo. También debemos mencionar aquí el método de síntesis por software, que permite aumentar el número de voces y enriquece el sonido resultante. Se puede por ejemplo, obtener 64 voces a partir de una tabla de ondas de 32, a costa de recursos del sistema y tiempo del procesador principal. Evidentemente 32 voces serán reproducidas directamente de la tabla de ondas y las otras 32 serán artificiales, producto de complicados algoritmos matemáticos en los que se pueden ajustar los parámetros más importantes que definirán el sonido resultante, permitiendo de algún modo una flexibilidad o personalización que no permite la tabla de ondas. Resulta muy eficaz la combinación de ambas técnicas en la creación de sonidos musicales.

7.3 Sonido Dolby Digital y DTS. Como ya se ha comentado anteriormente, la base de la adquisición de sonido la constituye el sistema PCM (Pulse Code Modulation), que nos permite almacenar muestras de sonido, y posteriormente podrán ser convertidas y tratadas o procesadas por la tarjeta de sonido. El problema fundamental que presenta este sistema de almacenamiento del sonido es debido al gran volumen de datos que se generan en calidades de sonido de alta fidelidad. Esto se ve agravado aun más si queremos almacenar la información de varios canales de sonido, como podría suceder en la grabación multi-pista de audio profesional o para la grabación de las pistas de audio de una película de cine. En estos casos, esta información se multiplica por cada uno de los canales utilizados. Como es lógico, en el formato final destinado al gran público, el fabricante no ofrece todas las pistas grabadas durante la realización del disco o de la película, sino que mezcla toda esa información en una serie de canales que son los que nosotros reproducimos. En audio, lo normal es que la información se grabe en dos canales, dándole a este sistema el nombre de Estéreo. En el caso de las películas de cine, la calidad estereofónica no es lo suficientemente buena como para ofrecernos la sensación de sonido real obtenida durante la grabación, por lo que se tiende a crear formatos de salida con más pistas obteniéndose así sistemas de seis, siete e incluso ocho canales de salida, denominándose estos sistemas como 5.1, 6.1 y 7.1 respectivamente. Debemos tener en cuenta que en las películas de cine la información de sonido debe ir unida a la señal de

vídeo que ocupa un tamaño que ronda en sí misma entre los 4 y 8 GB según la duración y calidad de la misma. Si unimos a esto el hecho de que ambos deben almacenarse en un soporte limitado, como puede ser el DVD que actualmente admite hasta 8,5 GB, es obvio pensar que de algún modo tendremos que reducir al máximo la información de sonido con la mínima perdida de calidad posible. En esta línea han trabajado los mejores laboratorios de sonido desarrollando sistemas como el Dolby Digital, también conocido como AC3 (http://www.dolby.com/resources/tech_library/index.cfm) o el DTS Digital Surround (http://www.dtsonline.com/pro-audio/), ambos sistemas permiten la codificación y posterior compresión de seis o más canales con una calidad excepcional apta para ser utilizados en soportes como el DVD. Los sistemas de sonido 5.1, 6.1 y 7.1 son en realidad sistemas de 5, 6 y 7 canales de sonido envolvente que incluyen un canal adicional que emite sólo las bajas frecuencias, denominando a este último canal subwofer. Para poder disfrutar de las ventajas que estos sistemas de codificación y compresión nos ofrecen, debemos disponer de un equipo que disponga, no solo de un amplificador, sino también de un decodificador digital del sistema que deseamos reproducir, ya sea AC3 o DTS. En el caso de las tarjetas de sonido para ordenadores PC, prácticamente todas las actuales lo llevan, o en su defecto lo emulan por software, por lo que podremos utilizarlas, con el software necesario, para reproducir películas con calidad Digital Surround. En cuanto a entradas y salidas, debemos comentar que podemos encontrar distintas posibilidades en las tarjetas de sonido con capacidad digital: • Salidas de altavoces: En este caso se trata de unas salidas analógicas que suelen no estar amplificadas y en las que dispondremos de un conector jack estéreo por cada dos canales de nuestra tarjeta.

•

S/PDIF-IN (Sony/Philips Digital Interface): Es una entrada digital pensada para conectar con un equipo externo de reproducción de DVD con salida digital (Home Cinema). La conexión suele ser óptica, mediante un cable de fibra óptica, aunque también se puede encontrar, en algunas tarjetas de sonido, una conexión RCA para un cable coaxial. No todas las tarjetas de sonido incluyen esta entrada.

•

S/PDIF-OUT: Es una salida digital pensada para conectar a un equipo externo que disponga de decodificador Dolby Digital o DTS. No serviría para utilizar con un amplificador normal. La conexión suele ser óptica, mediante un cable de fibra óptica, aunque también se puede encontrar, en algunas tarjetas de sonido, una conexión RCA para un cable coaxial. Deberíamos encontrar esta salida en todas las tarjetas de sonido digitales, aunque en algunos casos, para

abaratar costes, no se incluye exteriormente, en este caso, se dispone en el interior de un conector para poder sacar al exterior dicha conexión. En el apartado 7.5 se indican más características de estas entradas y salidas.

7.4 Amplificación. Las tarjetas de sonido disponen de un amplificador que se utiliza para la reproducción de los sonidos y que aumenta el nivel de salida a un valor suficientemente alto para hacer vibrar las membranas de los altavoces. En algunos casos, la salida de la tarjeta de sonido no está amplificada, por lo que deberemos utilizar unos altavoces activos, o lo que es lo mismo, altavoces que incluyen un amplificador. El amplificador utilizado es un elemento clave para obtener un buen sonido final, ya que un amplificador de mala calidad proporcionará un ruido excesivo o una deficiente amplificación de graves. Una característica importante de un buen amplificador es que sea de bajo ruido. Por desgracia todos los componentes electrónicos aportan más o menos nivel de ruido a todas las señales que pasan a través de ellos; este ruido suele conocerse como ruido térmico. Se caracteriza porque estadísticamente se distribuye (o se genera) de forma aleatoria y uniforme a lo largo de todo el espectro de frecuencias de la banda en la que se está trabajando, produciendo un siseo característico por debajo de la melodía que se está escuchando. Como es de suponer, los elementos de bajo ruido son caros y redundan en el precio final de las tarjetas. El parámetro que define la relación entre el nivel de sonido y el ruido existente se denomina relación señal ruido y se da en dB (decibelios). Un ejemplo podría ser 100 dB, que supone que el nivel del ruido es: N Ruido = N Señal ⋅ 10 −100 dB / 10 = N Señal 10 −10 = 0,0000000001 N señal

Que como puede observarse es un valor prácticamente despreciable respecto al nivel de la señal. Otra característica importante es la curva de respuesta en frecuencias que presenta el amplificador. Dado que el oído humano responde a frecuencias dentro de la banda que va desde los 20Hz hasta los 20KHz, en el mejor de los casos un amplificador debe ser capaz de amplificar con la misma intensidad todas las frecuencias de la gama audible o de dicha gama de frecuencias. Conseguir esto es realmente difícil y normalmente se amplifican unas frecuencias más que otras. Cuanto más igualada sea la respuesta a frecuencias del amplificador, mayor será la calidad del amplificador.

Existen algunos programas capaces de comprobar este parámetro en una tarjeta, como por ejemplo, el “Cool Edit”. En realidad no miden la curva de respuesta del amplificador, sino de todos los elementos del sistema de grabación y reproducción (a excepción del amplificador) que por lógica debe cumplir las mismas especificaciones de comportamiento en frecuencia, y nos puede dar una idea de la calidad de la tarjeta.

Ilustración 7.9. Curva de respuesta de una tarjeta de sonido con el programa “Cool Edit”.

Por último, otra característica reseñable del amplificador sería su potencia de salida, que normalmente es muy pequeña, del orden de los 4 o 5 vatios por canal, aunque se pueden encontrar tarjetas con mayor potencia. De todos modos, este dato no es muy relevante, debido a que la mayoría de los altavoces utilizados hoy en día con los ordenadores PC disponen ya de su propio amplificador. En el caso de las tarjetas con salidas analógicas 5.1 en adelante, las salidas suelen estar sin amplificar requiriendo por tanto, unos altavoces activos para poder ser amplificadas convenientemente.

7.5 Conexiones de la tarjeta de sonido. Para poder comunicarse con otros aparatos de sonido o, incluso, con otros ordenadores, las tarjetas de sonido disponen de diferentes salidas y entradas, tanto analógicas como digitales.

7.5.1 Entradas analógicas y digitales. Para poder introducir señales eléctricas, la tarjeta dispone normalmente de varias entradas interiores (se accede desde el interior del ordenador) y exteriores (se accede desde el panel frontal o posterior del ordenador), que permiten introducir información analógica o digital, como pueden ser: • Mic: Externa y analógica. Permite la conexión de un micrófono.

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Line In: Externa y analógica. Diseñada para recibir señal de una fuente de audio de baja potencia proveniente de un equipo de música u otro dispositivo similar. En este caso, conectaremos la salida Line Out del equipo a la entrada Line In de la tarjeta de sonido. En ningún caso se debe conectar a esta entrada la salida de los altavoces directamente.

•

CD IN: Interna y analógica. Permite conectar internamente la salida de audio analógica del CD-ROM o DVD a la tarjeta de sonido.

Ilustración 7.10. Cable de conexión interno de audio analógico para conectar con el CDROM.

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AUX IN: Interna y analógica. Esta entrada, también analógica, es similar a la entrada Line In, pero suele encontrarse en el interior de la tarjeta de sonido. Suele utilizarse para conectar la salida de la tarjeta de TV internamente.

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Línea telefónica y Altavoz del PC: Internas y analógicas. Algunas tarjetas de sonido también implementan como entradas de sonido analógico la línea telefónica y el altavoz del PC, pero esta conexión se realiza directamente al conectar la tarjeta al puerto PCI, no es necesario realizar ningún tipo de conexión interna.

•

SPDIF IN: Externa y digital. Como entrada se encuentra únicamente en tarjetas de sonido de gama alta. Es una entrada digital que se puede encontrar en dos formatos: o Óptico: Conexión óptica utilizada para conectar con equipos de música digitales y Home Cinema y otros ordenadores PC con salida digital óptica. Se conectan mediante fibra óptica. o Coaxial: Conexión RCA utilizada para conectar con equipos de música digitales y Home Cinema y otros ordenadores PC con salida digital mediante coaxial. Se conectan mediante un cable coaxial.

Ilustración 7.11. Ventana del Mezclador de Windows donde se observan todas las entradas de una tarjeta de sonido.

7.5.2 Salidas analógicas y digitales. Al igual que las entradas de la tarjeta de sonido, las salidas pueden ser de tipo analógico y digital. A continuación se citan las más utilizadas: • Altavoz: Externa y analógica. Puede encontrarse en varios formatos: o Estéreo: Es la salida estándar de las tarjetas de sonido. Utiliza un conector jack estéreo (similar al utilizado en los cascos de cualquier discman o radiocasete) y está preparada, en principio, para dos altavoces. o 5.1: El sistema 5.1 utiliza cuatro altavoces periféricos, uno central y otro de bajos denominado subwofer. Utiliza normalmente 3 conectores jack estéreos, uno para cada pareja de altavoces periféricos y el último para el subwofer y el central. Para optimizar las conexiones, si la tarjeta no dispone de una placa de extensión de conectores, suele utilizar los conectores jack de las entradas también como conexiones de salida, de forma que si utilizamos la tarjeta de sonido en modo 5,1, las entradas quedan anuladas. o 6.1: El sistema 6.1 utiliza tres altavoces frontales dos centrales laterales, uno posterior central y otro de bajos también denominado subwofer. Las conexiones son similares a las utilizadas en el sistema 5.1. o 7.1: El sistema 7.1 utiliza tres altavoces frontales dos centrales laterales, dos laterales posteriores y otro de bajos también denominado subwofer. Las conexiones son similares a las utilizadas en el sistema 5.1.

Ilustración 7.12. Tarjeta de sonido con salida de altavoces 5.1, 6.1 y 7.1. También incluye una conexión FireWire.

•

Line Out: Salida analógica. Consiste en una salida analógica de baja potencia pensada para enviar la señal a un equipo de música que disponga de la entrada Line In o Aux In. No es conveniente introducir la salida de altavoces directamente en la entrada Line In de un equipo de música o de otro ordenador. Esta salida suele estar presente en las tarjetas de sonido de gama alta.

•

SPDIF OUT: Externa, digital. Es una salida digital que se puede encontrar en dos formatos: o Óptico: Conexión óptica utilizada para conectar con equipos de música digitales y Home Cinema con decodificación Dolby Digital que disponen de entrada óptica. Se conectan mediante fibra óptica.

Ilustración 7.13. Tarjeta de sonido con entradas y salidas ópticas. Detalle de un conector de fibra óptica.

o Coaxial: Conexión RCA utilizada para conectar con equipos de música digitales y Home Cinema con decodificación Dolby Digital. Se conectan mediante un cable coaxial.

Ilustración 7.14. Detalle del conector interno y conexiones de la Entrada/Salida SPDIF. Detalle de las salidas digitales ópticas y coaxiales. Detalle de conectores RCA.

7.6 Altavoces. Los altavoces son un complemento imprescindible de las tarjetas de sonido, sin ellos no se podría oír el sonido generado en la tarjeta. La oferta de altavoces es muy variada y la competencia entre la marcas ha hecho que los precios bajen considerablemente haciendo que ya no resulte demasiado caro disponer de un auténtico sonido digital surround. Pero podríamos hacer una primera clasificación entre altavoces activos y altavoces pasivos:

•

Altavoces Pasivos: Son simplemente altavoces que se conectan a la salida de altavoces de la tarjeta y no tienen ningún elemento amplificador de la señal.

•

Altavoces Activos: Se caracterizan porque incorporan un amplificador que aumentará la señal y llevará los controles necesarios característicos de cualquier amplificador. También pueden incorporar un decodificador Dolby Digital o DTS Digital Surround.

Ilustración 7.15. Altavoz activo.

Como ya se ha comentado, las tarjetas suelen disponer de dos salidas de audio; una, amplificada y otra, sin amplificar. Las señales en estas dos salidas corresponden a la señal antes de llegar al amplificador de la tarjeta, y después de pasar por el amplificador de la tarjeta. Las tarjetas con salida 5.1 o superior solo suelen tener la salida sin amplificar, debido a que en el caso contrario consumirían mucha potencia y se calentarían mucho. Las características que definen la calidad del amplificador que utilizan los altavoces son las mismas que las comentadas anteriormente para el caso del amplificador de la tarjeta de sonido. Los altavoces pasivos utilizarán directamente la salida amplificada, los activos pueden conectarse tanto a una como a la otra, pero en el caso de la salida amplificada, es posible que tengamos que bajar considerablemente el volumen de los altavoces en Windows para que la salida no distorsione, debido a su potencia de salida excesiva. Los altavoces activos necesitan de una fuente de alimentación para funcionar, que puede ser interna, en cuyo caso simplemente dispondremos de un cable para conectar los altavoces a la red eléctrica, o externa, que se caracteriza por la presencia de un accesorio o alimentador que se conectará por un cable a la toma de la red eléctrica y por otro cable a la caja de uno de los altavoces.

Para la correcta reproducción de las diferentes frecuencias, las dimensiones de los altavoces son determinantes. Las frecuencias altas requieren de altavoces con un diámetro pequeño (Tweeter), que les permita moverse rápidamente para seguir las vibraciones eléctricas de estas frecuencias. Pensemos que una frecuencia de 18KHz hará que la membrana del altavoz se desplace hacia dentro y hacia fuera 18.000 veces en un segundo. Si esta frecuencia llega a un altavoz de bajos sencillamente no la reproduciría fielmente debido a la inercia de su tamaño o, en el peor de los casos, lo deterioraría. Por el contrario, una frecuencia grave requiere de un altavoz con una membrana de gran diámetro para vibrar (Woofer o también Subwoofer). Por último, las frecuencias medias requieren diámetros intermedios. Ilustración 7.16. Altavoz del tipo Woofer.

Otro detalle significativo para evaluar la calidad de los altavoces activos es la cantidad de controles disponibles. Si solamente incluye un ajuste de volumen, seguramente no sea de muy buena calidad. En cualquier caso al menos debería llevar un control de volumen, otro para tonos y otro de balance. Cualquier otro control añadido como un control de efectos predefinidos (Bass, Jazz, etc.) será indicativo, sin duda, de la alta calidad de los altavoces. Dado que los altavoces, para su funcionamiento, necesitan un campo magnético de gran intensidad es necesario separarlos al menos 70 cm del monitor para no perjudicarlo. El efecto de un campo magnético sobre la pantalla del monitor causará la aparición manchas de color localizadas en la zona cercana al altavoz. Una vez producida la mancha de color, no basta con retirar el altavoz que la originó ya que el monitor quedará impregnado por el magnetismo remanente en la máscara interna del monitor. Para eliminar este magnetismo remanente hay que generar un campo magnético variable, como el obtenido en un soldador de inducción, y dar pasadas circulares por la zona afectada alejándose progresivamente de la misma. Debido a que la mayoría de las tarjetas actuales utilizan sistemas 5.1 o superiores, los altavoces se han ido adaptando a las circunstancias creándose distintas configuraciones de altavoces según los requerimientos de la tarjeta de sonido empleada, de forma que podremos hablar de:

•

Altavoces Estéreos o 2.0: Son los más clásicos y consisten en dos cajas de altavoces, una por canal, que pueden incluir en su interior

desde un único altavoz de frecuencias medias, hasta un conjunto de tres altavoces que incluye un tweeter para agudos, un altavoz de frecuencias medias y un Wofer para bajas frecuencias.

Ilustración 7.17. Juego de altavoces 2.0.

•

Altavoces 2.1: Esta configuración de altavoces dispone de dos altavoces de agudos denominados satélites y de un altavoz de graves denominado subwofer.

Ilustración 7.18. Juego de altavoces 2.1.

•

Altavoces 4.0 o cuadrofónico: Dispone de cuatro altavoces similares a los utilizados en los sistemas estereofónicos, que se disponen dos frontales y los posteriores. Este sistema no está contemplado por los sistemas digitales siendo simplemente una mejora del sistema estereofónico.

•

Altavoces 4.1: Podría considerarse como una mejora del sistema cuadrofónico, pero no es así, constituye una de las primeras opciones realizadas para sistemas digitales del tipo surround y consta de cuatro satélites y un altavoz de graves o subwofer.

•

Altavoces 5.1, 6.1 y 7.1: Son una mejora del sistema 4.1 y se consideran las alternativas de sonido digital actuales. Consisten respectivamente de 5, 6 y siete satélites mas un altavoz de graves o subwofer.

Ilustración 7.19. Juego de altavoces 5.1 y 7.1 respectivamente.

Algunos sistemas de altavoces digitales llevan incorporados el decodificador Dolby Digital, por lo que podrán ser utilizados también por reproductores de DVD con salida óptica o coaxial, según sea el caso. También pueden ser utilizados con consolas de videojuegos que dispongan de salida digital óptica, como puede ser la Play station o la Xbox. Como última característica, y no por ello menos importante, hablaremos de la potencia que soportan los altavoces. Normalmente se utilizan dos denominaciones para indicar la potencia de los altavoces:

•

Potencia máxima (Pmáx): Es la máxima corriente de pico que soporta. Al ser una corriente de pico, debemos saber que sólo puede soportarla durante un instante de tiempo muy pequeño, si se mantiene durante un tiempo de varios segundo, el altavoz puede estropearse.

•

Potencia eficaz o RMS máxima: Esta es la potencia máxima que puede soportar en un régimen de funcionamiento continuo sin deteriorarse, aunque esto no garantiza que el funcionamiento a dicha potencia se produzca sin distorsión en el sonido.

Es usual encontrar publicidad indicando que un cierto altavoz soporta 300 vatios de potencia máxima. En estos casos, lo primero es asegurarnos de qué tipo de potencia nos están hablando. Si se trata de la potencia de pico, podríamos considerar la publicidad como engañosa, puesto que la potencia eficaz puede ser incluso menor a la mitad de la comentada en el anuncio. Si se trata de la potencia eficaz, entonces podemos fiarnos de la publicidad, aunque quedaría tener en cuenta otro aspecto, sobre todo si se trata de un sistema de altavoces 5.1 o superior y es el reparto de potencia entre cada uno de los altavoces que componen el sistema. Lo interesante sería conocer la potencia que soporta cada satélite y la que soporta el subwofer, de este modo tendremos claro lo que compramos.

7.7 MIDI. El Interfaz MIDI (Musical Instrument Digital Interfaz) se desarrolló en 1981. Se trata de un estándar Hardware/Software de comunicaciones para instrumentos musicales electrónicos. En la figura se muestra el conector MIDI de tipo DIN de 5 pines.

Ilustración 7.20. Conector MIDI.

En las tarjetas de sonido no suele venir este conector DIN, sino que la salida MIDI se encuentra intercalada en el mismo conector utilizado para los juegos o también llamado conector para JoyStick. Se trata de un puerto serie de 32,5 Kbaudios que conecta entre sí a los distintos equipos. A través de este interfaz los distintos dispositivos se envían información simple semejante a la información de una partitura (frecuencia y tiempo), además de la información correspondiente al instrumento (timbre, envolvente y efectos especiales). Si un teclado se conecta al ordenador a través de este interfaz, éste le comunica la nota que se ha pulsado, el tiempo que ha durado la pulsación, etc. al ordenador, que podrá mediante esta información, reproducir la melodía correctamente aplicándole los efectos necesarios. El interfaz MIDI tiene posibilidad de manejar hasta 16 canales (notas o instrumentos) simultáneos, cada información que se transmite a través de este puerto lleva obligatoriamente información del canal al que se refiere dicha información. Dispone de hasta 128 parámetros para transmitir información sobre la interpretación de la melodía. La grabación de todos estos datos en un fichero se realiza sobre ficheros Standard MIDI File (ficheros MIDI estándar) con la extensión .MID.

7.8 Averías en una tarjeta de sonido y sistema de altavoces. No es habitual encontrar tarjetas de sonido averiadas a nivel electrónico o de componentes, pero no por eso imposible, lo que sí es normal es encontrarse con tarjetas de sonido mal configuradas o mal instaladas. De todos modos, expondremos a continuación las averías más típicas y la metodología para su localización. Los pasos a seguir para la localización de una avería en una tarjeta de sonido son los siguientes:

1. Abrir el ordenador y asegurarnos de que la tarjeta está correctamente instalada en su slot correspondiente, ya sea EISA o PCI. Presionar convenientemente la tarjeta sobre el slot para asegura un buen contacto en el conector. 2. Acceder al administrador de dispositivos de Windows (clic derecho en Mi PC Î solapa Hardware Î administrador de dispositivos), y comprobar en los Dispositivos de sonido, video y juegos que la tarjeta se encuentra correctamente instalada. Para que el dispositivo esté bien instalado tiene que aparecer tal como se indica en la Ilustración 7.21. Administrador de dispositivos de Windows. No debe aparecer ningún signo de admiración o interrogación amarilla a la izquierda del controlador.

Si la instalación es correcta pasaremos al siguiente punto de comprobación, en caso contrario, volveremos a instalar los drivers o controladores de la tarjeta de sonido. Si tras la reinstalación siguen manteniéndose los signos de interrogación o admiración, procederemos a buscar en la web del fabricante los drivers actualizados de la tarjeta y los instalaremos de nuevo. Si se mantiene el problema, probaremos la tarjeta en otro slot libre.

Ilustración 7.21. Administrador de dispositivos de Windows.

3. Si el controlador aparece correctamente instalado, pero seguimos sin tener sonido en la tarjeta, nos aseguraremos de que todos los canales de sonido del mezclador de windows están abiertos. Para ello, haremos doble clic sobre el icono del altavoz que se encuentra en la parte derecha de la barra de tareas aparezca el mezclador de Windows.

para que nos

Ilustración 7.22. Mezclador y control de volumen de Windows.

Comprobaremos fundamentalmente que no hay ningún canal en silencio, salvo el micrófono que sí puede estar en silencio para que no se acople, y que los mandos de volumen no están en su posición baja, sobre todo el control de volumen o maestro y el de onda. Nota: Si el altavoz de volumen no aparece en la barra de tareas, lo podemos activar accediendo a: Panel de control Î Dispositivos de sonido, audio y voz Î cambiar configuración de altavoces Î Marcar la casilla Colocar un icono de volumen en la barra de tareas.

4. Si tras realizar el punto anterior seguimos con el problema y tenemos una tarjeta con salida de altavoces 5.1, deberemos comprobar que la configuración de altavoces se adapta a lo que nosotros tenemos conectado. Para ello, accederemos al programa de configuración de nuestra tarjeta de sonido, que puede estar también en la barra de tareas como un icono en la parte derecha.

Ilustración 7.23. Ventana de configuración de la tarjeta de sonido.

En este caso deberemos asegurarnos de que el Nº de altavoces se adapta a lo que tenemos instalado y que hemos elegido correctamente la salida adecuada. En la Ilustración anterior se observa que tenemos dos opciones, una con el KIT surround y otra sin él. El KIT surround es una extensión de los conectores de la placa hacia el exterior, de forma que se amplían el número de conectores de salidas en el exterior. Si no disponemos del KIT sourround, y configuramos el modo de 6 canales, la entrada de línea y de micrófono se convierten en salidas de altavoces para los satelites posteriores izquierdo y derecho y para el satélite central y el subwofer. Si disponemos del KIT, entonces estas salidas se encuentran en los conectores de la extensión del KIT. Si se configura el Nº de altavoces a 2, entonces las entradas de línea y de micrófono realizarán su función original. Normalmente, estas ventanas de configuración de la tarjeta de sonido suelen disponer de una solapa o apartado para probar el funcionamiento de los altavoces, en este caso podremos utilizarla para ir comprobando, según realizamos modificaciones en la configuración, que se realizan correctamente.

Ilustración 7.24. Ventana de configuración de la tarjeta de sonido, prueba de altavoces.

En este caso, según vamos pulsando en uno u otro altavoz, este debe realizar un sonido predeterminado, en caso contrario, la configuración o la colocación de los altavoces no son correctas. 5. Si continúa el problema, debemos descartar que éste esté en la tarjeta de sonido, salvo que el problema sea de la etapa final analógica de la misma, para lo cual deberíamos analizar directamente la señal de salida de la tarjeta. Para ello deberíamos utilizar un osciloscopio que nos permita evaluar el estado de la salida, en su defecto, podremos utilizar unos altavoces que hayamos probado previamente en otro equipo y del cual tengamos total seguridad de su funcionamiento. Lo conectaremos a la tarjeta y comprobaremos de nuevo, con el programa anteriormente descrito de prueba de altavoces, el funcionamiento de los mismos. Si sigue el problema, lo más probable es que se haya estropeado la etapa final de la tarjeta, por lo que deberemos proceder a su sustitución por otra nueva. 6. Si al cambiar, en el apartado anterior, los altavoces por unos nuevos se solucionó el problema, está claro que la avería está en los altavoces por lo que deberemos sustituirlos, aunque antes deberíamos comprobar que el alimentador está correcto o que la

conexión a la red funciona bien. Para ello, deberemos medir con polímetro la tensión de salida del alimentador y comprobar que ajusta con las especificaciones que se encuentran serigrafiadas o una pegatina en el cuerpo del alimentador, o que el cable conexión a la red eléctrica está en perfecto estado.

un se en de

Si el problema se encuentra únicamente en uno o varios de los canales de sonido, pero no en todos, entonces podremos obviar los pasos 1, 2 y quizás también el 3, centrándonos en el apartado 4. Tras comprobar que la configuración es correcta y que siguen fallando los altavoces, entonces nos centraremos directamente en los altavoces y sobre todo en su conexionado que es lo que más habitualmente suele fallar. Una buena estrategia sería tener unos altavoces 2.0 comprobados para ir probando salida por salida si el sistema es de 6 o más canales.

8 El Teclado El teclado es un dispositivo de entrada que convierte la acción mecánica de pulsar una tecla en una serie de impulsos eléctricos codificados que permiten al ordenador identificarla. Las teclas que lo constituyen sirven para introducir caracteres alfanuméricos y comandos a un ordenador. La distribución de las teclas estándar de un teclado es la misma en todos los ordenadores PC, aunque hay pequeñas diferencias dependiendo del país. Por ejemplo, nuestros teclados incluyen la tecla “ñ” que en Estados Unidos, al no utilizarse, no se incluye.

Ilustración 8.1. Teclado Convencional.

En un teclado convencional se pueden distinguir cuatro subconjuntos de teclas: ¾ TECLADO ALFANUMERICO: Con las teclas dispuestas como en una maquina de escribir convencional del tipo QWERTY. ¾ TECLADO NUMERICO: (ubicado a la derecha) Son teclas dispuestas como en una calculadora. También dispone de teclas especiales como los cursores o el control de página. ¾ TECLADO DE FUNCIONES: (desde F1 hasta F12) Son teclas cuya función depende del programa en ejecución. En muchas ocasiones se permite al usuario asignar la función de estas teclas, por ejemplo asociándoles una macro o conjunto de comandos. ¾ TECLADO EXTENDIDO: Que como su nombre indica es una extensión del teclado original que duplica algunas teclas importantes que se encuentran en el teclado numérico, como pueden ser los cursores o flechas, las teclas “Inicio y Fin” que nos lleva al principio y fin de un documento respectivamente, las teclas de avanzar o retroceder una pagina “Re Pág y Av Pág”, etc. ¾ TECLAS ESPECIALES: Los teclados actuales suelen implementar algunas teclas adicionales que, mediante el uso de un driver específico, permiten el control de otros aspectos como pueden ser:

El apagado o bajo consumo del ordenador. Acceso rápido a aplicaciones como puede ser el correo o el explorador de Internet. Controles para el Windows Media Placer. Controles de volumen del ordenador Funciones programables por el usuario. De forma que se puede asignar cualquier función, como la ejecución de un programa concreto, al pulsar una de estas teclas. Teclas Especiales Teclas Numéricas Teclas de Función

Teclas Extendidas

Teclas Alfanuméricas Ilustración 8.2. Teclado con teclas especiales.

8.1 El Teclado por dentro. Cada tecla tiene su contacto eléctrico que se encuentra debajo de ella, al pulsarla, se “cierra” el contacto y al soltarla se “abre”. Debajo del teclado existe una matriz de filas y columnas compuesta por pistas conductoras. El contacto de las teclas comunica eléctricamente una pista de una fila con una pista de una columna, pasando al controlador del teclado una coordenada que identifica la tecla pulsada. Si no hay teclas oprimidas no se une ningún conductor de una fila con otro de una columna, de forma que el controlador no recibe ninguna información. Las teclas están sobre los puntos de intersección de las líneas conductoras de la matriz. Los contactos de cada una de las teclas se comportan como pulsadores que pueden estar construidos de dos formas distintas:

•

Contactos independientes, constituidos por micro pulsadores que se montan sobre una placa de circuito impreso que constituye la matriz de teclas.

•

Membrana de plástico o goma que dispone de unas burbujas con un contacto metálico que, al ser pulsada mediante la tecla, vence la resistencia que presenta la burbuja y se realiza un contacto eléctrico con otra capa de plástico con contactos eléctricos o con una placa de circuito impreso que dispone de unos contactos que forman la matriz

conductora. Este tipo de teclados son similares a los utilizados por los mandos de las televisiones o de los vídeos. En un teclado de PC de membrana, se verán las pistas conductoras de las filas construidas y aisladas en una lámina de plástico y los de las columnas en otra lámina similar que está sobre la anterior. En ambas láminas se pueden apreciar una serie de círculos o contactos conductores formando parte del circuito, no están aislados, pudiéndose encontrar el de la capa superior en el interior de una especie de burbuja que evita el contacto entre los contactos de ambas capas si la tecla no está pulsada. En muchos casos existe una lámina más que sirve de separador entre las capas anteriormente comentadas y que dispone de unos agujeros que permiten que se produzcan los contactos entre las láminas de los contactos. Láminas de plástico que conforman el teclado de membrana Pistas correspondientes a las filas y columnas de la matriz del teclado

Burbujas de plástico o goma con el contacto eléctrico

Ilustración 8.3. Láminas de plástico correspondientes a la matriz de un teclado de membrana.

Como se aprecia en la figura siguiente, los elementos electrónicos de un teclado convencional suelen ser muy pocos. Lo normal es encontrar simplemente un circuito integrado (Controlador) consistente en un microcontrolador o microprocesador especializado, con funciones de codificador-buffer y sistema de comunicaciones serie. También encontraremos una serie de resistencias, diodos y condensadores auxiliares que polarizan convenientemente al microcontrolador. La función de este integrado es explorar el teclado para detectar si una tecla ha sido pulsada, en caso afirmativo enviará, al puerto del teclado del ordenador uno o dos códigos que la identifican. El circuito integrado dispone también de un buffer RAM para almacenar hasta 10 códigos identificativos de teclas pulsadas.

Diodos Resistencias Microcontrolador

Array de resistencias Condensadores cerámicos

Ilustración 8.4. Placa de control del teclado en la que se observa el microcontrolador, así como, los diodos, resistencias y condensadores utilizados.

Ilustración 8.5. Teclado de membrana desarmado.

8.2 Distintos tipos de teclados para ordenadores PC. Para los modelos AT existen dos tipos de teclados estándar: ¾ MF-1: con 84 teclas. ¾ MF-2: 101teclas (americano) ó 102 teclas (europeo). Dentro de cada tipo puede haber diferencias en la ubicación de algunas teclas, como la barra inversa, a la izquierda (\), o “ESC”.

En el MF-2 las teclas de función presentan dos teclas más (F11 y F12), y todas se encuentran en la parte superior del teclado, por lo cual es más ancho que el MF-1. Además se denomina teclado extendido porque todas las funciones duales de las teclas del teclado numérico se han pasado a teclas independientes que se encuentran entre el teclado numérico y el alfanumérico y que suelen ser de color gris.

8.2.1 Teclado QWERTY. Su nombre esta formado por los seis caracteres de la izquierda de la fila superior de las letras del teclado. Se trata del tipo de teclado estándar de la mayoría de maquinas de escribir y equipos de informática. En principio, todos los teclados que solemos utilizar son del tipo QWERTY.

Ilustración 8.6. Teclado QWERTY.

8.2.2 Teclados Ergonómicos. No son más que teclados cuya forma ha sido modificada convenientemente para que se adapte mejor a la ergonomía de nuestras manos y brazos, de forma que estas mantengan menos tensión durante la escritura y manejo del teclado. La forma más extendida de teclado ergonómico es la que divide en dos el teclado y dispone cada mitad de forma más perpendicular a la posición normal de los brazos durante la escritura, aunque también pueden presentarse de otras formas distintas.

Ilustración 8.7. Teclados Ergonómicos.

También podemos encontrar teclados específicamente diseñados para una aplicación o función concreta, estando adaptados totalmente para dicho fin. Un ejemplo podría ser el siguiente teclado que está específicamente diseñado para ser manejado con una única mano.

Ilustración 8.8. Teclado Ergonómico para una sola mano.

8.2.3 Teclados Flexibles. También denominados FlexBoard, son teclados cuya particularidad es que no son rígidos, pudiéndose adaptar a distintas superficies. Pueden estar construidos sobre bases flexibles de plástico o goma especial o también estar rellenos con un gel especial para darle una cierta robustez.

Ilustración 8.9. Distintos tipos de teclados Flexibles y de Gel.

8.2.4 Teclados Inalámbricos. Son teclados cuya particularidad es la de no disponer de cables para su conexión con el ordenador. En su lugar utilizan un sistema de radiofrecuencia o de infrarrojos para su conexión con el mismo, consistente en una base receptora y un teclado con un emisor que envía las señales al receptor. Si el teclado es de infrarrojos, el receptor y el emisor deben estar alineados y sin objetos que se interpongan entre ambos. Su funcionamiento es similar al de los mandos de los televisores o videos domésticos. Suelen utilizarse con equipos portátiles y ordenadores de bolsillo del tipo PDA y PALM. Si el teclado trabaja por radiofrecuencia, no es necesaria la alineación, pero sí el que ambos no estén muy alejados entre sí, ya que la distancia máxima para una correcta comunicación suele estar entre los 5 y 10 metros. Estos son los más utilizados hoy en día, pero presentan el inconveniente de interferirse unos a otros si se disponen de muchos ordenadores con teclados inalámbricos en salas pequeñas. En muchos casos, la base receptora de los teclados inalámbricos también puede recibir la información de un ratón inalámbrico, reduciendo elementos en el sistema.

Ilustración 8.10. Teclado inalámbrico y su base receptora.

También se han empezado a comercializar teclados con conexión mediante tecnología Bluetooth, que utilizan este estándar de comunicaciones, que trabaja en el margen de frecuencias de 2,4GHz para la comunicación con el ordenador. Este margen de frecuencias es también utilizado por las redes inalámbricas, aunque ambos sistemas no son compatibles. En el caso de los teclados Bluetooth, la base receptora se denomina HUB o concentrador Bluetooth.

Ilustración 8.11. Teclado inalámbrico Bluetooth y base HUB Bluetooth.

8.2.5 Pantallas táctiles. En usos o ambientes profesionales, como bancos y comercios, y en algunos portátiles es común encontrarnos el teclado integrado con el monitor del ordenador, de forma que la pantalla del ordenador, que es un dispositivo de salida, se convierte al tiempo en un dispositivo de entrada que permite al usuario introducir datos al sistema. Este tipo de pantallas se denominan táctiles. Actualmente, las pantallas táctiles se construyen con varias tecnologías distintas que utilizan fenómenos físicos distintos y que se utilizan en distintas aplicaciones, entre ellas que podemos citar:

•

Pantallas táctiles por infrarrojos.

•

Pantallas táctiles resistivas.

•

Pantallas táctiles capacitivas.

• 8.2.5.1

Pantallas táctiles de onda acústica superficial (SAW). Pantallas táctiles por infrarrojos.

Disponen de una serie de emisores de infrarrojos en la parte izquierda y superior de la pantalla y de una serie de receptores de infrarrojos en la parte derecha e inferior de la pantalla, perfectamente enfrentados y alineados entre ellos formando una matriz de filas y columnas similar a las utilizadas por los teclados convencionales. Cuando se sitúa el dedo en la pantalla, se interrumpe un haz de luz horizontal y otro vertical que compondrán la coordenada de la pantalla pulsada. Esta coordenada se enviará al controlador del teclado de la pantalla que actuará en consecuencia. Son muy antiguas y tienen el problema de ser voluminosas y muy propensas a la suciedad. Apenas se utilizan hoy en día. 8.2.5.2 Pantallas táctiles resistivas. Consistente en dos láminas de material conductor transparente cuya resistencia depende de la distancia al borde, separadas por una capa muy fina de material también transparente a la cual se le han practicado cientos o miles de agujeros para que al pulsar sobre una zona de la pantalla se pueda realizar un contacto eléctrico entre la capa superior y la inferior. Cada una de las láminas detecta la coordenada en un eje distinto, por ejemplo, la superior detecta la coordenada X y la inferior la coordenada Y. Cada lámina, según el eje a detectar, dispone en sus extremos de una banda conductora que ocupa toda la banda y que nos permitirá tanto aplicar una tensión de polarización, como medir la tensión existente entre los lados de cada lámina. Lámina conductora superior

Lámina de separación

Lámina conductora inferior

-X +X

Cristal de la pantalla

-Y Ilustración 8.12. Esquema constructivo de una pantalla táctil resistiva.

Supongamos que pulsamos en una zona concreta de la pantalla, el funcionamiento sería el siguiente:

1. Polarizamos con una tensión fija entre los puntos –X y +X y medimos, mediante un convertidor analógico digital, la tensión en el punto +Y. Si hemos pulsado en alguna zona de la pantalla, al producirse un contacto entre la capa superior y la inferior, circulará una corriente que será mayor o menor dependiendo del punto en el que hayamos pulsado y esto producirá una tensión mayor o menor en el punto +Y. 2. La tensión es recibida por el controlador y procesada como coordenada X. 3. Polarizamos con una tensión fija entre los puntos –Y y +Y y medimos, la tensión en el punto +X. 4. La tensión es recibida por el controlador y procesada como coordenada Y 8.2.5.3

Pantallas táctiles capacitivas.

También llamadas Touchpad, son muy utilizadas también en los ordenadores portátiles para suplir al ratón. Están constituidas por una rejilla de dos capas de tiras de electrodos, una vertical y otra horizontal, separadas por un aislante y protegida también por una capa en la que se realizará la pulsación o por la que se deslizará el dedo en el caso del touchpad. Lámina de protección

Electrodos superiores Lámina de separación Electrodos inferiores

Ilustración 8.13. Esquema constructivo de una pantalla táctil capacitiva. TouchPad de un portátil.

El funcionamiento es el siguiente: cuando se pulsa en la pantalla, se varía la capacidad existente en los electrodos, tanto en los verticales como en los horizontales. Dicha capacidad es detectada por un complejo circuito electrónico y enviada a un microcontrolador que procesa dicha información. La resolución de este sistema es enorme, hasta 1/40 mm, lo que le hace un sistema idóneo para sustituir al ratón en los portátiles.

8.2.5.4

Pantallas táctiles de onda acústica superficial (SAW).

Dos transductores acústicos emiten ondas inaudibles para el hombre que se propagan por el cristal de la pantalla rebotando en unos reflectores acústicos que generan una rejilla similar a la de los casos anteriores. Al otro lado de los reflectores se encuentran los sensores acústicos que reciben la señal. Cuando el dedo se posiciona sobre la pantalla debilita la señal en esa zona de forma que el sensor correspondiente recibe menos señal de la debida, el microcontrolador que recibe la información calculará así las coordenadas donde se hizo presión.

8.3 Conexiones del teclado. Como ya se comentó en el tema correspondiente a la palca base, los conectores específicos utilizados por los teclados son el DIN de cinco terminales y el mini-DIN de 6 terminales también denominado PS/2.

Ilustración 8-14. Detalle del conector de teclado tipo DIN y PS/2.

Pero actualmente la mayoría de teclados se comercializan con la conexión directa al bus USB, aunque suelen incluir un adaptador USB a PS/2 que permite utilizar el ratón en un puerto PS/2 para teclado convencional.

Ilustración 8-15. Distintos modelos de adaptadores entre DIN, USB y PS/2.

Las pantallas táctiles comentadas en el apartado anterior también suelen utilizar estas conexiones para conectarse con el PC, de forma que utilizan los puertos tradicionales para la conexión del teclado. Sin embargo, para que el

sistema operativo pueda entender la información que generan, es necesario instalar unos drivers específicos que suministra el fabricante con la pantalla.

8.4 Mapa del teclado, configuración y códigos. La información de este apartado será de utilidad para los alumnos que también se dediquen a la programación cuando tengan que explorar desde su programa las teclas pulsadas. Cuando se pulsa una tecla, el teclado envía al ordenador uno o dos códigos que serán interpretados por el ordenador, la siguiente tabla muestra dichos códigos. No debemos confundir esta tabla con la correspondiente a los códigos ASCII, que identifica a cada carácter o símbolo gráfico con un número entre el 0 y el 127 para los caracteres normales y entre el 128 y el 255 para los caracteres especiales, también llamados extendidos, aunque en algunos casos coinciden. Por ejemplo, la letra “a” tiene el código 97 tanto en una como en otra tabla. Igualmente, la letra “A” en el código ASCII se corresponde con el número 65 y en el teclado con la combinación Shift + A que también utiliza el código 65. Sin embargo otros símbolos como “~” que se corresponde con el código 126 en la tabla ASCII, en la tabla del teclado está asignado a la combinación Shift + `. En la tabla del teclado también podemos observar que hay teclas y combinaciones de teclas que envían dos códigos al ordenador, como puede observarse con la tecla Home que envía los códigos 224 y 71 si se pulsa en las teclas grises (extendidas) del teclado. La 1ª columna muestra la tecla que enviará el código. La 2ª columna muestra el código que se envía al ordenador tras la pulsación simple de la tecla indicada. La 3ª columna muestra el código que se envía al ordenador tras la pulsación simultánea de la de la tecla Mayúsculas más la tecla indicada. La 4ª columna muestra el código que se envía al ordenador tras la pulsación simultánea de la de la tecla Ctrl. más la tecla indicada. La 3ª columna muestra el código que se envía al ordenador tras la pulsación simultánea de la de la tecla ALT más la tecla indicada.

Tecla

Código

Shift código

F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 Home Up Arrow Page Up Left Arrow Right Arrow End Down Arrow Page Down Insert Del Home Up Arrow Page Up Left Arrow Right Arrow End Tecla Down Arrow Page Down Insert Del Print Scrn Pause/Break BackSpace Enter Tab Nul A B C D E F

0;59 0;60 0;61 0;62 0;63 0;64 0;65 0;66 0;67 0;68 0;133 0;134 0;71 0;72 0;73 0;75 0;77 0;79 0;80 0;81 0;82 0;83 (224;71) (224;72) (224;73) (224;75) (224;77) (224;79) Código (224;80) (224;81) (224;82) (224;83)

0;84 0;85 0;86 0;87 0;88 0;89 0;90 0;91 0;92 0;93 0;135 0;136 55 56 57 52 54 49 50 51 48 46 (224;71) (224;72) (224;73) (224;75) (224;77) (224;79) Shift+código (224;80) (224;81) (224;82) (224;83)

8 13 9 0;3 97 98 99 100 101 102

Teclado numérico

Teclas grises

+ Ctrl. código

+ Alt + código

0;15

0;94 0;95 0;96 0;97 0;98 0;99 0;100 0;101 0;102 0;103 0;137 0;138 0;119 (0;141) 0;132 0;115 0;116 0;117 (0;145) 0;118 (0;146) (0;147) (224;119) (224;141) (224;132) (224;115) (224;116) (224;117) Ctrl+Código (224;145) (224;118) (224;146) (224;147) 0;114 0;0 127 10 (0;148)

0;104 0;105 0;106 0;107 0;108 0;109 0;110 0;111 0;112 0;113 0;139 0;140

(0) (0) (0;165)

65 66 66 68 69 70

1 2 3 4 5 6

0;30 0;48 0;46 0;32 0;18 0;33

(224;151) (224;152) (224;153) (224;155) (224;157) (224;159) Alt+ código (224;154) (224;161) (224;162) (224;163)

G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 = [ ] ; ‘ , . / ‘ Enter / * + 5 Tabla 8-1

Teclado numérico

103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 49 50 51 52 53 54 55 56 57 48 45 61 91 93 92 59 39 44 46 47 96 13 47 42 45 43 (0;76)

71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 33 64 35 36 37 94 38 42 40 41 95 43 123 125 124 58 34 60 62 63 126 47 (0;144) 45 43 53

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 0

31 27 29 28

10 (0;142) (0;78) (0;149) (0;150) (0;143)

0;34 0;35 0;23 0;36 0;37 0;38 0;50 0;49 0;24 0;25 0;16 0;19 0;31 0;20 0;22 0;47 0;17 0;45 0;21 0;44 0;120 0;121 0;122 0;123 0;124 0;125 0;126 0;126 0;127 0;129 0;130 0;131 0;26 0;27 0;43 0;39 0;40 0;51 0;52 0;53 (0;41) (0;166) (0;74) (0;164) (0;55)

8.5 Combinaciones de teclas En WINDOWS. En esta sección no pretendemos poner todas las teclas y combinaciones de teclas que se pueden utilizar en Windows. Solamente una selección como muestra en la que proponemos las de uso más común y que pueden agilizar notablemente la gestión del sistema y de los programas en curso.

8.5.1 Combinaciones de teclas que utilizan la tecla Logo de Windows. Windows Logo

Abre el menú inicio.

Windows Logo + e

Abre el Explorador de Windows.

Ctrl + Windows Logo + f

Abre la ventana para buscar un PC.

Windows Logo + m

Minimiza todas las ventanas abiertas.

Shift + Windows Logo + m

Deshace la operación anterior (maximiza).

Windows Logo + r

Abre la ventana de diálogo de ejecutar.

Windows Logo + Tab

Conmuta la permanente.

Tecla Windows Logo + Pausa

Abre la ventana de propiedades del sistema.

función

mayúsculas

Tabla 8-2

8.5.2 Teclas del sistema F1

Visualiza la ventana de ayuda de la aplicación actual.

Ctrl + Esc

Abre el menú inicio.

Ctrl + Alt + Supr

Abre la ventana de diálogo que contiene un listado de las aplicaciones, permite cerrarlas, apagar el sistema, etc. En Windows NT abre la ventana de diálogo de seguridad.

Supr

Borra los elementos seleccionados. Si son ficheros los mueve a la papelera de reciclaje.

Supr + Shift

Borra los elementos seleccionados. Si son ficheros los borra inmediatamente sin llevarlos a la papelera de reciclaje.

Ctrl + p

Abre la ventana de diálogo para Imprimir

Alt + Tab

Conmuta entre las aplicaciones en ejecución.

Print screen

Copia una imagen de la pantalla en el

portapapeles. Alt + Print screen

Copia una imagen de la ventana activa en el portapapeles.

Alt + Space

Abre el menú de control de la esquina superior izquierda de la aplicación activa.

Alt + F4

Cierra la actual ventana de aplicación.

Alt + Enter

Conmuta en aplicaciones MS-DOS pantalla completa y modo ventana.

Alt o F10

Sirve para moverse entre el documento y la barra de menús.

Alt + F10

Maximiza o restaura la ventana activa según sea su estado inicial.

Esc

Cancelar operación.

entre

Tabla 8-3

8.5.3 Teclas para manejar cuadros de diálogo. Tab

Moverse de una opción a la siguiente.

May + Tab

Moverse de una opción a la anterior.

Alt + tecla

Sirve para moverse al menú de control cuya letra clave es la tecleada.

Teclas de movimiento del Pasa de una opción a otra de las de un grupo cursor (flechas) en la dirección de la flecha. Espacio

Marca o desmarca un elemento de lista.

Alt + flecha abajo

Abre una lista desplegable.

Ctrl + /

Marca todos los elementos de una lista.

Enter

Ejecuta orden o botón seleccionado.

Esc o ctrl. + F4

Cierra el cuadro sin ejecutar la orden.

Tabla 8-4

8.5.4 Otras teclas de interés Ctrl + x

Corta lo seleccionado y lo lleva al portapapeles.

Ctrl + insert o Ctrl + c

Copia lo seleccionado al portapapeles.

Shift + insert o Ctrl +v

Pega lo último que se copió en el portapapeles.

Ctrl. + z

Deshace la última acción realizada.

Shift + F10

Abre la ventana de diálogo contextual.

Shift

Pulsando SHIFT y manteniéndola mientras se inserta un CD-ROM se desactiva la característica de Auto Play.

Enter

Activa el icono seleccionado en el escritorio.

Renombra escritorio.

Desde el escritorio abre la ventana de buscar.

Alt + Esc

Conmuta el enfoque a la siguiente aplicación abierta.

Page up or Page down

Se mueve al principio y al final de la pantalla. Añadiendo CTRL.

Home or End

Selecciona el primero y el último campo de una lista.

Ctrl. + Space

Selecciona o des-selecciona el icono actual.

icono

seleccionado

Tabla 8-5

8.6 Averías en los teclados. Este tipo de dispositivos reciben un uso continuo durante la vida del mismo, por lo que es común que se averíen, sin embargo, aunque suelen ser sencillas de detectar, no de reparar, puesto que es un dispositivo mayormente mecánico construido con piezas de plástico y muchas veces de muy baja calidad. Sin embargo, como el coste del teclado es tan bajo, lo normal es sustituirlo por uno nuevo. Al igual que en el resto de dispositivos debemos distinguir entre las fallos producidos por una mala configuración o fallos del sistema operativo y los que realmente son averías. En el primer caso, la solución suele radicar en buscar un driver actualizado o, simplemente, en forzar desde el administrador de dispositivos la reinstalación del controlador básico del teclado. En el segundo caso, como ya se ha comentado, la solución pasa por cambiar el teclado por uno nuevo. Las averías hardware más usuales son: • Rotura de alguna de las teclas: Si el teclado no es de buena calidad, es fácil que se rompan las teclas, en cuyo caso deberemos cambiar el teclado, puesto que la opción de utilizar un pegamento

para volver a poner la tecla en su sitio suele bloquear también la acción de la misma dejándola totalmente inutilizada.

•

Las teclas se atascan y tras pulsarlas no retroceden bien: Es usual en teclados de baja calidad. En estos casos, tras pulsar alguna tecla, esta se queda pulsada y sigue enviando códigos al ordenador bloqueando el sistema. Si la tecla en mal estado es la tecla Shift o mayúscula, la tecla ALT, CTRL, ALT Gr o cualquier otra que modifique la acción de una tecla, el efecto será que el teclado funciona mal, puesto que al pulsar una tecla nos aparece un símbolo o carácter no deseado. En este caso, la solución consiste en detectar todas las teclas que funcionan mal, con un destornillador quitar la tecla haciendo palanca sobre ésta y posteriormente lubricar con un lubricante no conductor la superficie que produce la fricción e impide el retroceso de la tecla.

•

Rotura del cable de conexión entre el teclado y el ordenador: En estos casos, lo normal es que al iniciarse el ordenador, la BIOS, nos muestre un mensaje de error indicando que no se ha detectado ningún teclado. En algunos casos, al mover el cable de conexión al ordenador comienza a funcionar y después vuelve a pararse. En este caso, podríamos intentar buscar dónde se ha producido el corte del cable y si está próximo al conector o al teclado, intentar repararlo, pero no es tarea fácil, por lo que se recomienda cambiar el teclado.

•

Rotura de alguno de los terminales del conector DIN o mini DIN del teclado: Es normal que al forzar la entrada del conector al equipo se rompa o doble uno de los terminales del conector. En este caso puede suceder que la BIOS detecte que el teclado está instalado, pero después no funciona, incluso puede que se enciendan las luces correspondientes a las funciones de bloqueo de mayúsculas o del teclado numérico. Lo que deberemos hacer en estos casos es comprobar que no se ha doblado o roto ninguno de los pines del conector, sobre todo en los mini DIN que son muy delgados. La solución consiste en enderezar el terminal si se ha doblado o sustituir el conector por uno nuevo si el terminal se ha roto, aunque quizás sea más práctico el sustituir el teclado si este no es de mucha calidad.

•

Una tecla concreta del teclado ha dejado de funcionar: Lo normal es que se haya estropeado el micro pulsador o la burbuja correspondiente a dicha tecla. La solución consiste en sustituir el teclado.

•

Parte del teclado funciona normalmente y otra zona más o menos grande no funciona: En este caso, lo normal es que se haya deteriorado por dentro el circuito impreso o las láminas de plástico que forman la matriz del teclado, cortándose alguna pista. La solución es sustituir el teclado.

•

La función normal de las teclas funciona, pero las funciones adicionales no: Por ejemplo, al pulsar el número 2 funciona bien, pero las comillas no aparecen cuando se pulsa también la tecla SHIFT o mayúscula. O también puede suceder que el símbolo de @ no aparezca al pulsar la tecla ALT GR. En este caso el problema es que una u otra tecla adicional no funciona. La solución es sustituir el teclado.

•

El teclado es inalámbrico, lo detecta la BIOS, pero no funciona: Lo más normal es que se haya quedado sin pilas y debamos sustituirlas. Si tras sustituirlas sigue sin funcionar podemos probar a resetear tanto el teclado como su base receptora mediante un pulsador que suelen llevar, más o menos escondidos, para tal fin.

•

El teclado convencional funciona correctamente, pero todas las funciones especiales no: En este caso, el problema suele ser que no está instalado correctamente el controlador específico del teclado.

•

Tras la instalación de otro dispositivo como WebCam, escáner, impresora, etc. el teclado ha dejado de funcionar: En algunos casos, sobre todo si tenemos instalados los controladores específicos del teclado o el ratón, al instalar un nuevo dispositivo, el teclado o el ratón dejan de funcionar, fundamentalmente si está conectados al puerto USB. En estos casos, el problema es de incompatibilidad entre el controlador del teclado y el del nuevo dispositivo. La solución suele estar en buscar un driver más actualizado del teclado o del nuevo dispositivo instalado. Si no existen o no se soluciona el problema, deberemos desinstalar el controlador específico del teclado y funcionar con el estándar de Windows que no controlará todas las posibilidades del teclado, pero seguramente hará que funcione bien como teclado convencional.

9 El Ratón. El ratón o mouse informático es un dispositivo de entrada que actúa como señalador o apuntador y recibe esta denominación por su apariencia. Para poder indicar la trayectoria que recorre, a medida que se desplaza, el ratón debe enviar al ordenador señales eléctricas digitales que permitan que el cursor de la pantalla describa una trayectoria similar. Desde la aparición de Windows es el dispositivo señalizador de entrada más utilizado.

Ilustración 9.1. Ratón óptico de dos botones más rueda de scroll.

9.1 Tipos de ratones. Existen ratones muy diferentes en el mercado, poniéndose cada vez más de moda los ratones de diseño en los que la carcasa y su diseño toma un papel primordial. Podemos realizar distintas catalogaciones según el aspecto a considerar:

•

De acuerdo a la conexión se pueden encontrar dos tipos de ratones: o Conexión al ordenador por cable, que es el caso normal. Podemos encontrar en este caso distintos tipos que se estudiarán en el apartado 9.4. o Conexión al ordenador por infrarrojos, por radiofrecuencia y mediante tecnología Bluetooth. En estos casos se conecta al ordenador una pequeña estación receptora que recibe las señales enviadas por el ratón necesitando el ratón su propia fuente de alimentación o baterías.

•

Atendiendo a su ergonomía o forma podemos hablar de:

o Ratón o mouse convencional, que puede presentarse con muy distintas formas que permiten una mejor adaptación a la mano del usuario. o TrackBall, que se estudiará con mas detalle en el apartado 9.5.

•

Atendiendo a su función, podemos hablar de: o Pantallas táctiles, que ya se comentaron en el tema anterior de teclados, ya que puede cumplir ambas funciones. o TouchPad, del cual hablaremos con más detalle en el apartado 9.6.

•

Atendiendo a los botones que incluye, podemos destacar: o Ratón convencional de dos o tres botones. De los cuales Windows solo utiliza dos de ellos, quedando el tercero a disposición de programas específicos como los programas de diseño gráfico y dibujo técnico. o Con Scroll o desplazamiento vertical ideado para trabajar con los navegadores de Internet. Disponen, además de los botones tradicionales, de una rueda que permite realizar de forma cómoda el scroll o desplazamiento vertical por la pantalla. o Especiales o especializados: disponen de más botones para realizar funciones especiales según su utilización.

Ilustración 9.2. Ratón óptico de múltiples botones más rueda de scroll.

•

Por último, atendiendo al sistema de reconocimiento de la trayectoria seguida, podemos hablar de: o Ratones de Bola: Son los más antiguos y disponen de una bola de acero recubierta con una capa de goma que le permite deslizarse bien por casi cualquier superficie.

o Ratones Ópticos: Disponen de un sensor óptico para detectar la trayectoria.

9.2 Funcionamiento del ratón. Comenzaremos explicando el funcionamiento de los ratones convencionales de bola. Cuando se desplaza el ratón, el movimiento de la bola de tracción que esta en su parte inferior se descompone en dos movimientos, según dos rodillos con ejes perpendiculares entre sí (en correspondencia con dos ejes de coordenadas X e Y), que se Rodillos que encuentran en contacto con la bola recogen la tracción de la de tracción. bola

Rodillos que asegura la correcta alineación de la bola

Bola

Ilustración 9.3 Detalle del sistema de arrastre de un ratón.

Hay un tercer cilindro que sirve para asegurar la posición correcta de la bola. Los rodillos están directamente unidos a una rueda ranurada o con múltiples ventana que obstruyen o dejan pasar la luz según se gira la rueda. La distribución de las ranuras o ventanas es uniforme en el

perímetro de la rueda. A ambos lados de la rueda se disponen un emisor y receptor de luz respectivamente, de forma que, la luz emitida por el emisor pasa a través de las ranuras o ventana o se ve obstruida cuando el emisor se encuentra entre dos ventanas o ranuras, según sea la posición de la rueda. El receptor está compuesto en realidad por dos receptores que reciben la luz del emisor que atraviesa las ventanas o ranuras, generando dos trenes de impulsos idénticos, pero con un cierto desfase entre ellos, que nos permitirá averiguar el sentido de giro del rodillo. Si llamamos SXA al primer sensor de rodillo del eje X y SXB al segundo, si suponemos que cuando el tren de pulsos obtenido por SXA está adelantado con respecto a SXB el giro se realiza a derechas, en el caso en que SXA esté retrasado con respecto a SXB el giro será a izquierdas. Igualmente sucedería con el eje Y siendo en un caso el movimiento ascendente y en el otro descendente. Por otra parte, los pulsos son también contados y almacenados en unos registros de 16 bits para ser posteriormente enviados al ordenador. También se almacenan en registros internos la pulsación de las teclas o botones del ratón para ser enviada en su momento al ordenador.

Toda esta labor la realiza un circuito integrado especializado, que recoge la información de los sensores y, una vez codificada, convierte esta información en una señal digital serie que transmite al ordenador vía serie (RS-232 u otro sistema similar) para que sea interpretada

Emisor y receptor de infrarrojos

Ruedas ranuradas o con ventanas

Circuito integrado Especializado

convenientemente por el Ilustración 9.4 Detalle del acoplamiento óptico. sistema operativo. Según el protocolo de MICROSOFT estos datos se envían formando parte de bytes, cada uno de los cuales además se transmite un bit de start (inicio) y stop (parada) conforme al protocolo RS 232C para un puerto serie. Por otra parte, se envían tres bytes cuando se pulsa o libera una tecla del ratón, aunque este no se mueva, indicando este tercer byte el estado de los pulsadores del ratón. Cuando el puerto recibe el primero de los tres bytes, el controlador del buffer de dicho puerto, solicita a la CPU que interrumpa el programa en ejecución y pase a ejecutar la subrutina (Ratóndriver) que maneja la información del ratón. Disco dentado o ranurado Transductor Mecánico – opto - electrónico Tren de pulsos detectados por el sensor óptico Eje o rodillo SXA SXB Desfase Bola de tracción Detector óptico

Emisor de luz

Ilustración 9.5 Diagrama de funcionamiento del acoplamiento óptico. Tren de pulsos detectados por el sensor óptico.

En cuanto a los ratones ópticos, la diferencia fundamental consiste en que sustituyen la bola por un circuito integrado especializado, que dispone en su interior de un sensor óptico similar al CCD que utilizan las cámara de fotografía digital o las cámaras de vídeo digital, pero de mucha menor resolución, unos 400 puntos, y un procesador de señal digitales especializado o DSP que procesa toda la información que llega al sensor. También dispone de un sistema de lentes y un LED.

Ilustración 9.6 Circuito integrado AGILENT ADNS-2610 OPTICAL MOUSE SENSOR. Detalle del despiece del sensor y las lentes que componen el sistema de captación.

El sistema se comporta como una especie de proyector de opacos que crea en el sensor del integrado una imagen de la superficie por la que el ratón se desplaza.

Ilustración 9.7 Diagrama de funcionamiento del sensor óptico.

Ilustración 9.8 A) Vista superior de un ratón óptico. B) Detalle del sensor visto por debajo. Lente Convergente Espejos que reflejan la luz del LED para encaminarla hasta la superficie

Ilustración 9.9 A) Vista inferior de un ratón óptico con la lente acoplada al sensor óptico. B) detalle de la lente convergente.

La luz emitida por el diodo LED se proyecta mediante el sistema de lentes hacia la superficie a detectar. Si el ratón está apoyado en una superficie, está, reflejará los rayos hacia el sensor pasando a través de una lente convergente que concentrará y focalizará todos los rayos recibidos en la superficie del sensor, creando una imagen casi microscópica de la superficie granulada. Si desplazamos ligeramente el ratón, la imagen recibida será similar a la anterior, pero ligeramente desplazada.

Ilustración 9.10 Imágenes captadas por el sensor óptico durante un movimiento por una superficie.

El DSP será el encargado de procesar las imágenes y determinar el sentido y velocidad del movimiento. El sensor óptico adquiere imágenes a una velocidad de más de 2000 imágenes/seg. Determinando la dirección, velocidad y movimiento con una resolución que va desde las 400 a las 800 cuentas por pulgada o cpi, o lo que es lo mismo, 800 posiciones distintas por cada pulgada, y pueden detectar velocidades del orden de 300 o 400 mm/seg.

9.3 Controlador. Windows soporta la mayoría de ratones directamente a través de su controlador estándar para ratón. Sin embargo, puede ocurrir que algunos no funcionen con este controlador, en estos casos necesitaremos el controlador (“Driver”) que proporciona el fabricante para el ratón. Los ratones que han sido más populares son los de las firmas son Microsoft y Logitech, pero son muchos los fabricantes que comercializan ratones. Pueden obtenerse ratones del tipo denominado OEM a muy bajo precio. Estos se caracterizan porque no necesitan el disco de instalación ni los controladores porque son compatibles directamente con el controlador de Windows. El estándar en ratones se llama Microsoft Mouse Standard, que es compatible con la mayoría de los sistemas operativos y aplicaciones.

9.4 Tipos de conexión. La conexión del ratón con el ordenador es del tipo serie, por lo que podremos encontrar ratones en el mercado con cualquiera de las conexiones serie estándar que utilizan los ordenadores PC y que son RS-232, PS/2 y USB. Al igual que el resto de dispositivos del ordenador, la conexión del ratón se ha ido

adaptando según han ido evolucionando los distintos puertos del ordenador, por lo que en la actualidad la conexión más utilizada es vía USB, quedando relegados al olvido los ratones con conexión RS-232. El conector PS/2 se encuentra normalmente al lado del conector del teclado y suele ser de color verde, salvo en ordenadores antiguos que suele ser negro. Esta conexión tiene la ventaja de que libera un puerto serie RS-232 o un puerto USB del sistema. Existen en el mercado adaptadores que convierten la conexión de 9 terminales (DB-9) de un ratón de puerto serie RS-232 en un conector mini DIN para la conexión PS/2 del ordenador y también que convierten un conector mini DIN del puerto PS/2 en un conector USB. La conexión inalámbrica de un ratón es muy similar a la comentada en los teclados pudiendo encontrar igualmente sistemas inalámbricos por infrarrojos, radiofrecuencia y bluetooth, por tanto, todo lo comentado a este respecto en el tema de teclados es extensible a los ratones.

Ilustración 9.11 Ratón inalámbrico Bluetooth y Hub o base Bluetooth.

9.5 Trackball. Un trackball es un ratón con una gran bola situada en la parte superior. En lugar de mover el ratón se mueve la bola directamente. Se utilizan mucho en ordenadores portátiles, aunque también los hay para ordenadores de sobremesa, que son especialmente aconsejables para las manos pequeñas de los niños. Los trackball se diseñaron en un principio para manejar los controladores aéreos en la industria militar.

Ilustración 9.12 Distintos tipos de trackball. A) Para uso infantil. B) Uso profesional. C) Incorporado en un teclado.

9.6 Touchpad. Se trata de una superficie sensible al contacto. Se controla deslizando el dedo por la superficie. Los sensores recogen el movimiento y lo transmiten al ordenador. Estos sensores se diseñaron para sustituir al ratón convencional en los ordenadores portátiles. Su funcionamiento es similar al de las pantallas táctiles capacitivas explicadas en el tema de teclados.

Ilustración 9.13 Touchpad.

En la imagen puede apreciarse un touchpad de un ordenador portátil.

9.7 Limpieza del ratón. La limpieza del ratón es muy recomendable, por no decir necesaria, cuando se utiliza habitualmente, al menos si el ratón es de bola, aunque también es recomendable en los ratones ópticos.

9.7.1 Ratones de bola. El método a seguir es el siguiente:

•

Extraer la bola de tracción. En la mayoría de los casos el ratón dispone de una ventana que se abre haciendo un pequeño giro sobre su superficie y que nos permite acceder a las bolas y a los rodillos de una forma cómoda, en otros casos, deberemos abrir del todo el ratón quitando los tornillos de sujeción.

•

Posteriormente limpiaremos la bola con un paño sin pelusa para eliminar los restos de grasa o suciedad que se le puedan haber adherido.

•

Seguidamente, y quizás lo más importante, limpiaremos la suciedad de los rodillos de contacto con la bola del ratón utilizando un bastoncito de algodón impregnado de alcohol. En caso de que la suciedad esté tan dura y sólida que no se pueda extraer con el bastoncito, podemos ayudarnos con algún elemento rígido, pero no muy duro, como puede ser un palillo de los dientes o, en último caso con la punta de un destornillador plano. Es muy importante no rayar los rodillos. No debemos olvidar limpiar también el rodillo de alineación de la bola que estará igual de sucio que el resto. Esta suciedad hace que el ratón se bloquee en su movimiento por la pantalla, así que es muy importante que no queden residuos. Zapatas de contacto del ratón

Rodillo de alineación de la bola

Suciedad en el rodillo

Ilustración 9.14 Detalle del rodillo de alineación de la bola y de las zapatas de contacto del ratón.

•

Por último, limpiaremos las zonas de contacto del ratón con la superficie, que son como unas plantillas o zapatas de plástico o goma dura circulares que se distribuyen por la superficie inferior del ratón y que suelen acumular mucha suciedad.

9.7.2 Ratones ópticos. En este caso es más sencillo. El método a seguir es el siguiente:

•

Localizar la óptica que se encuentra en la parte inferior del ratón.

•

Con la ayuda de un bastoncillo de algodón impregnado en alcohol, limpiar con suavidad toda la lente.

Ilustración 9.15 Detalles de la óptica que se encuentra en la parte inferior del ratón.

•

Por último, limpiaremos las zonas de contacto del ratón con la superficie, que son como unas plantillas de plástico o goma dura circulares que se distribuyen por la superficie inferior del ratón y que suelen acumular mucha suciedad.

9.8 Averías en los ratones. Al igual que los teclados, los ratones son dispositivos que se utilizan a diario, por lo que es común que se averíen, siendo las averías también muy similares a las de los teclados. De igual modo también, como el coste del ratón es tan bajo, lo normal es sustituirlo por uno nuevo. Al igual que en el resto de dispositivos debemos distinguir entre las fallos producidos por una mala configuración o del sistema operativo y los que realmente son averías. En el primer caso, la solución suele consistir en buscar un driver actualizado o, simplemente, en forzar desde el administrador de dispositivos la reinstalación del controlador básico del ratón. En el segundo caso, la solución pasa por cambiar el ratón por uno nuevo. Las averías hardware más usuales son:

•

Rotura de alguno de las teclas o botones: Si el ratón no es de buena calidad, debido a la fatiga del plástico con el que se construye la tecla, es fácil que se rompan las teclas, en cuyo caso deberemos cambiar el ratón, ya que la opción de intentar pegar la tecla con algún pegamento de contacto rápido servirá durante un tiempo muy limitado.

•

Rotura del cable de conexión entre el ratón y el ordenador: En estos casos, salvo algunas excepciones, lo normal es que al iniciarse el ordenador, la BIOS, no nos muestre ningún mensaje de error indicando que no se ha detectado ningún ratón, puesto que la BIOS no suele controlar este dispositivo. Observaremos que al iniciarse el sistema operativo nos aparece un mensaje indicándonos que no se ha encontrado ningún ratón o, simplemente, que se quedará el cursor

parado en el centro de la pantalla. En algunos casos, al mover el cable de conexión al ordenador comienza a funcionar y después vuelve a pararse. En este caso, podríamos intentar buscar dónde se ha producido el corte del cable y si está próximo al conector o al ratón, intentar repararlo, pero no es tarea fácil, por lo que se recomienda cambiar el ratón.

•

Rotura de alguno de los terminales del conector DIN o mini DIN del ratón: Procederemos de igual modo a como se comento con el teclado.

•

Una tecla concreta del ratón ha dejado de funcionar. Lo normal es que se haya estropeado el micro pulsador a dicha tecla. La solución consiste en sustituir el ratón, puesto que no encontraremos en el mercado el repuesto apropiado.

•

El ratón es inalámbrico, pero no funciona: Procederemos de igual modo a como se comento con el teclado.

•

Tras la instalación de otro dispositivo como WebCam, escáner, impresora, etc. el ratón ha dejado de funcionar: Procederemos de igual modo a como se comentó con el teclado.

•

El cursor se desplaza por la pantalla a saltos: Procederemos a la limpieza del ratón. Si el ratón es óptico, es posible que la superficie por la que se desliza no sea la adecuada. En este caso, buscaremos una alfombrilla adecuada para este tipo de ratones.

•

El ratón se desplaza correctamente en un eje, pero no en el otro: En los ratones de bola, es posible que la alineación de los emisores y receptores que detectan el movimiento de la rueda ranurada no estén bien alineados. En este caso, la solución es intentar alinearlos moviéndolos ligeramente hacia delante y hacia tras hasta que el ratón funcione correctamente.

10 Impresoras Las impresoras son periféricos de salida de gran importancia tanto en ofimática, como en CAD (diseño asistido por ordenador), infografía o cualquier otra rama de la informática. Gracias a esta importancia, las impresoras han evolucionado enormemente desde sus comienzos, habiendo en el mercado actual una amplia gama de tipos y modelos que cubren todos los sectores informáticos, tanto el sector profesional como el sector doméstico.

10.1 Características de una impresora. Las características que distinguen a las impresoras son las siguientes:

•

Color o B/N: Las impresoras en blanco y negro (B/N) sólo utilizan tinta de un color, mientras que las impresoras de color utilizan la técnica de tricromía (tres colores) o cuatricromía (tres colores + negro) para realizar la impresión, aunque también existen impresoras que utilizan cinco o más colores para mejorar la resolución de color.

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Resolución: Es el número de puntos que es capaz de imprimir en una pulgada y se mide en PPP (Puntos Por Pulgada) o en inglés DPI (Dot Per Inch). La resolución puede citarse con un único número, por ejemplo, 300 ppp indicando tanto la resolución vertical como la horizontal o por dos números, por ejemplo, 600x300 en cuyo caso, el primer valor corresponde a la resolución horizontal y el segundo a la vertical. Debemos tener claro, que la resolución que normalmente nos da el fabricante es la correspondiente a impresiones en B/N, siendo la de color 1/3 de este valor si imprime en tricromía, puesto que cada punto de imagen está compuesto por tres puntos de color. Si la impresión se realiza en cuatricromía, las zonas de la imagen representadas con tonos negros se imprimen directamente con la tinta negra y, por tanto, se representan a la resolución gráfica que indica el fabricante, pero el resto de zonas de color siguen imprimiéndose mediante la mezcla de los tres colores y, por tanto, el valor de la resolución desciende también a 1/3 del valor de resolución gráfica que nos da el fabricante. Esto es cierto para todas las impresoras excepto las de sublimación, como se comentará y justificará más adelante. La calidad de una impresión está íntimamente relacionada con la resolución, estableciéndose como calidad fotográfica a las imágenes impresas con resolución igual o superior a 2400 ppp (es la utilizada en imágenes de calidad en el sector de artes gráficas), aunque en el mundo de la infografía no profesional se viene a considerar como calidad fotográfica a las imágenes impresas con resoluciones de 1200 ppp.

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Sistema de impresión: El sistema de impresión es determinante en la calidad y utilización de la impresora, dando prácticamente el nombre a cada uno de los tipos de impresoras. Los más utilizados son: o Matriciales. o Chorro de tinta. o Inyección de tinta. o Láser. o Transferencia térmica.

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Tricromía y cuatricromía: La tricromía consiste en generar cualquier color del espectro por medio de la mezcla aditiva de tres colores básicos. Al igual que un pintor mezcla colores para realizar sus cuadros, las impresoras mezclan las tres tintas para formar colores. Los colores básicos utilizados en artes gráficas son el cian, amarillo y magenta más conocido como CYM (Cyan, Yellow y Magent). La característica fundamental Ilustración 10. 1. Mezcla aditiva de colores. Superponiendo dos o más de la mezcla de estos colores radica en colores primarios, la impresora genera una paleta básica de que son los complementarios de los colores, más el blanco que es la utilizados en TV (RGB, rojo, verde y ausencia de colores básicos. azul) y por tanto, con la mezcla de los mismos se pueden construir todos los colores menos el blanco que se conseguirá con la ausencia de color utilizando un papel o lienzo de color blanco (con los colores RGB se consiguen también todos los colores menos el negro que se consigue mediante la ausencia de color utilizando un tubo de imagen negro). La cuatricromía consiste en utilizar un cuarto color o tinta, normalmente el negro (CMYK, la K representa al negro), con lo que se consigue mejorar la gama de grises y el color negro, que suelen ser los más deficientes al crearlos por mezcla de los colores fundamentales. Esta técnica mejora el contraste de las imágenes, dándolas un aspecto más realista. La mayoría de las impresoras de color actuales utilizan como mínimo esta técnica de cuatricromía. También podemos encontrar impresoras que utilizan el denominado cartucho “fotográfico”, que contiene el color negro y un cian y magenta con una tonalidad más clara que los correspondientes al cartucho de color normal. La finalidad de estos nuevos colores es mejorar la calidad de la imagen en zonas con

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colores tenues, que sin estos dos nuevos colores se creaban con puntos muy dispersos de los colores básicos para dar la sensación de claridad en el color. Certificación PANTONE: Pantone Matching System es un estándar de creación de colores muy utilizado en artes gráficas. Las tablas PANTONE identifican cientos de miles de colores por un nombre o referencia y define perfectamente las proporciones de RGB o CYMK que tienen que tener para su posterior creación en una imprenta de artes gráficas. Las impresoras que tienen homologación PANTONE aseguran que son capaces de reproducir con total fidelidad los colores estandarizados en las tablas PANTONE. Para ello tendremos que utilizar programas de diseño gráfico que también tengan homologación PANTONE. También existen monitores con certificación PANTONE que unido al programa e impresora adecuado, forman un equipo profesional de artes gráficas. Existen otras certificaciones como la de Kodak. Tramado: También denominado dithering o granulado. La mayoría de las impresoras del mercado utilizan la técnica de tramado para la generación de colores distintos a los básicos. Esta técnica consiste en generar un color disponiendo puntos muy próximos, cada uno con un color básico concreto. Si los tres puntos están lo suficientemente próximos, el ojo integra la información de todos los puntos próximos obteniendo la sensación de un punto más gordo de un color distinto al de los puntos que lo forman. La distribución uniforme de los puntos que forman el tramado suele generar un efecto visual algo artificial, denominado efecto moiré, que se mejora utilizando otros modelos de distribución que dispersan en lo posible dicho efecto. La mayoría de las impresoras profesionales ofrecen varios modelos de dispersión de puntos que generan tramados de mayor calidad que la distribución uniforme. También existe en el mercado un tipo de impresora en color que no utiliza tramado, es decir, es capaz de generar colores sólidos similares a los que se producen con la mezcla de tintas en la paleta de un pintor. Estas impresoras utilizan el método de sublimación (que se comentará posteriormente) para realizar la mezcla de la tinta en el propio papel (papel fotográfico especial) en el que se realiza la impresión creando, como ya se ha comentado, colores sólidos. Estas impresoras sí tienen la misma resolución en B/N y en color puesto que cada color del papel lo compone un único punto de impresión.

(a)

(b)

(c)

Ilustración 10. 2. Impresiones realizadas con: a) Colores sólidos, b) Tramado uniforme y c) Tramado con difusión de errores.

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Lenguaje de Impresión: Son los lenguajes que entienden las impresoras y a través de los cuales se realiza la impresión. Cada fabricante utiliza un lenguaje propio para sus impresoras, lo que implica que cada fabricante debe proporcionarnos un driver específico que permita que el sistema operativo se pueda comunicar adecuadamente con la impresora. Entre estos lenguajes, el más conocido es el PCL5, utilizado por las HP (Hewlett-Packard). Estos envían a la impresora los códigos de escape (se denominan así a los códigos de control de la impresora) necesarios para realizar la inicialización y configuración de la impresora de acuerdo a los parámetros configurados en el driver del sistema operativo, como resolución, calidad, etc. y preparan a la impresora para recibir los datos que serán impresos. También existen otros lenguajes que no son específicos de una determinada impresora, pero que son soportados por casi todas las impresoras profesionales, este es el caso del Postscript. Estos lenguajes se denominan de definición de página y se encuentran en un nivel superior al de la máquina, es decir, su misión es crear una copia virtual de la página, utilizando para ello modelos específicos de fuentes (tipografía de los caracteres).

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Sistema de procesamiento de la imagen: Para realizar la impresión de una imagen en color en una impresora se necesita procesar una gran cantidad de información. Las impresoras de gama baja dedicadas al sector no profesional no incorporan ningún procesador de gráficos

especializado y, por tanto, esta función debe ser realizada por el procesador del sistema, lo que implica una sobrecarga del sistema cuando realizamos impresiones y una ralentización del mismo. Las impresoras de gama alta, sin embargo, pueden considerarse verdaderos ordenadores, que utilizan procesadores tipo RISC de hasta 64 bits especializados en procesar imágenes. También disponen de memoria RAM que suele ser ampliable. Los sistemas más económicos incorporan entre 2MB y 8 MB, mientras que los de gama alta incorporan más de 32 MB de memoria RAM.

10.2 Tipos de impresoras. En este apartado comentaremos los tipos y tecnologías más representativos de los utilizados en las impresoras actuales que han servido de base para otros múltiples sistemas que, siendo muy similares, presentan alguna diferencia sustancial como estado de la tinta, forma del inyector, dispositivo que activa la emisión de la tinta, etc. Por tanto, debemos entender que en el mercado hay muchos tipos de impresoras que, por ejemplo, bajo el nombre de impresora de inyección de tinta, utiliza un sistema distinto al comentado en el apartado correspondiente, al haber variado en algún aspecto la técnica básica que aquí se comenta.

10.2.1 Matriciales. Realizan la impresión por impacto de unas agujas sobre una cinta impregnada con tinta que se transfiere al papel por acción del propio impacto. Actualmente sólo se utilizan en ofimática para la impresión de documentos autocopiativos. Las características principales de las impresoras matriciales son las Ilustración 10. 3. Sistema de impresión de una impresora matricial. siguientes: • Número de agujas: 9 o 24 agujas.

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Caracteres por segundo (CPS): Número de caracteres impresos en modo texto en un segundo por ejemplo 120 cps.

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Color o B/N: Las impresoras en color utilizan una cinta con cuatro bandas de color. Son muy lentas en modo gráfico imprimiendo en color.

10.2.2 Chorro de tinta. Ya en desuso, utilizan un cabezal que proporciona un chorro continuo de tinta que puede ser desviado hacia el papel o hacia el depósito de tinta por medio de un campo electrostático. La tinta utilizada en estas impresoras tiene la capacidad de ionizarse mediante un campo eléctrico que se dispone en la embocadura de salida de la bomba que produce el chorro continuo de tinta. Posteriormente, mediante unas placas deflectoras también electrostáticas, se conduce el chorro de tinta hacia la apertura de salida que la comunica con el papel o hacia un drenaje que conduce la tinta de nuevo al depósito de donde salió volviéndose a repetir el ciclo.

Ilustración 10. 4. Diagrama de funcionamiento de una impresora de chorro de tinta.

Uno de los problemas fundamentales de esta impresora radica en que el cabezal se ensucia mucho con la propia tinta que dispara, y deben ser limpiadas muy a menudo. Además, su calidad de impresión es bastante mala si la comparamos con las impresoras de inyección actuales, no superando los 600 ppp. Necesitan también que el papel sea satinado para que el texto no presente el efecto de tinta corrida en el contorno.

10.2.3 Inyección de tinta. Son las impresoras más utilizadas en la actualidad, por su excelente relación calidad-precio, en el sector no profesional. Utilizan un cabezal piezoeléctrico, que hace las veces de bomba, que inyecta gotas de tinta en el papel a impulsos programados. Cada cabezal de impresión dispone de múltiples inyectores que, de forma independiente, inyectan la tinta en el momento adecuado. El número de

Ilustración 10. 5. Funcionamiento de uno de los inyectores piezoeléctricos de una impresora de inyección.

inyectores y el diámetro de salida de los mismos determinan la resolución de la impresora y, por tanto, su calidad. En el caso de las impresoras de color, en un mismo cartucho se integran los tres colores básicos utilizando inyectores independientes para cada color. Este sistema de impresión es el utilizado por las impresoras Deskjet de Hewlett Packard y con él se alcanzan resoluciones de hasta 1200 ppp aunque ya están apareciendo impresoras con más resolución utilizando este sistema. Una de las características más destacable de estas impresoras es que el cartucho de impresión ya incluye el cabezal de impresión, lo que implica que cada vez que cambiamos el cartucho renovamos también el cabezal.

Cabezal inyector

Contactos de control de impresión C Ilustración 10. 6. A) Cartuchos de color y B/N de una impresora de inyección de tinta. B) Detalle de un cabezal fijo que incluye los inyectores. C) Detalle del cabezal de un cartucho de inyección de tinta de color con los inyectores integrados.

También existen impresoras de inyección de tinta térmicas o de burbuja. En estas impresoras, la tinta se mantiene en estado líquido a temperatura ambiente en la punta del inyector. Cuando deseamos imprimir, se calienta el inyector mediante un micro calefactor que hace hervir la tinta produciendo la burbuja que se impregnará en el papel al salir despedida del inyector. Este es el sistema utilizado por las impresoras de la marca EPSON y permite realizar inyectores más pequeños y, por tanto, alcanzar resoluciones mayores de hasta

2400 ppp; sin embargo, el precio de estos inyectores es mayor y no se integran con el cartucho de tinta, sino que son un elemento fijo de la impresora. Esto hace que estas impresoras presenten más problemas a largo plazo, puesto que el cabezal puede ensuciarse y dejar de imprimir correctamente.

Ilustración 10. 7. Impresora Epson Stylus PHOTO 1290de inyección de tinta y carro ancho.

Las impresoras de inyección de tinta, por sus características y resultados, no alcanzan la calidad suficiente para entrar en el mercado profesional a nivel infográfico, pero sí a nivel ofimático, dónde la calidad de los gráficos no tiene por qué ser profesional. Por tanto, podremos encontrar en el mercado dos calidades de impresoras, las del segmento profesional, que utilizan potentes procesadores y buena calidad en los componentes, a costa de un considerable precio; y las de uso doméstico que se diseñan con el mínimo de elementos y utilizando al máximo los recursos del ordenador, es decir, no incorporan ni procesador propio ni memoria RAM, por lo que son muy lentas en comparación con las profesionales y su velocidad depende del sistema al que se conecta. En su favor tienen que son muy ligeras y económicas, aunque sus consumibles sí son caros. En el caso de las impresoras de inyección actuales, es muy normal que en la misma máquina se integre un escáner, de forma que el sistema trabaja como impresora, escáner, FAX y fotocopiadora en blanco y negro y en color. A este tipo de equipo se le denomina Multifunción y hablaremos de él en el siguiente tema de Dispositivos de captura e imágenes.

10.2.4 Láser. Las impresoras láser utilizan para la impresión de la imagen unos polvos muy finos denominados “tóner”, “toner” o “tonner” en lugar de tinta como sucede con las anteriores. Los polvos correspondientes al tóner están ionizados con una carga eléctrica determinada. El cartucho que contiene el tóner dispone de un tambor fotosensible capaz de cambiar su carga eléctrica cuando incide sobre él un rayo de luz. El tóner y el tambor están comunicados por una ranura que permite que el tóner pueda, en su momento, distribuirse por todo el cuerpo del tambor. Para una impresión, la impresora realiza los siguientes pasos:

1. El tambor del tóner se carga de forma uniforme con la misma carga eléctrica que el tóner de forma que se repelan. 2. El rayo láser dibuja en el tambor una imagen electrostática de lo que deseamos imprimir en el papel, cambiando la carga eléctrica de las zonas del tambor en las que incide el haz del láser. 3. Al estar el tambor en íntimo contacto con el tóner, las partículas se unirán con el tambor debido a las diferencias de la polaridad de cargas eléctricas en las zonas donde incidió el láser, creándose así una imagen con los polvos adheridos al tambor. 4. Una vez creada la imagen en el tambor, se introduce la hoja en la impresora desde la bandeja de carga.

Ilustración 10. 8. Cartucho de Tóner mostrando el tambor.

5. Cuando la hoja entra en la impresora, unos filamentos muy finos generan un campo eléctrico que carga electrostáticamente y de forma uniforme a toda la hoja con la carga eléctrica contraria a la que tiene el tóner para que posteriormente ambos se atraigan. 6. Posteriormente se pasa la hoja en contacto directo con el tambor. Como el tóner y la hoja tienen distinta carga, las partículas de tóner serán arrancadas del tambor y depositadas en la hoja, transfiriéndose así la imagen generada en el tambor hacia la hoja de papel. 7. El último paso consiste en fijar dichas partículas a la hoja de forma permanente. Este proceso se realiza mediante un rodillo de fijación que, a una temperatura de unos 200ºC, comprime fuertemente las partículas de tóner fundiéndolas sobre la hoja.

Ilustración 10. 9. Interior de una impresora láser.

En el caso de las impresoras láser color, este proceso se repite tantas veces como colores básicos utilice la impresora impregnándose, en cada paso, partículas de tóner con un color básico distinto. A diferencia de las impresoras en blanco y negro, en las impresoras de color se utiliza una banda fotosensible para transferir la información de los tres o cuatro colores antes de pasar definitivamente al papel.

Ilustración 10. 10. A) Diagrama simplificado del funcionamiento de una impresora láser color. B) Impresora Láser color OKY. C) Detalle del interior de la impresora láser color OKY.

Las impresoras láser color incluyen verdaderos ordenadores gráficos en su interior, que utilizan procesadores gráficos con arquitectura RISC de 64 bits, como los MB86832 o los MIPS RISC de 266 MHz que utilizan las impresoras color de HP, al que acompañan 32 o 64 MB de memoria RAM. Las impresoras láser color imprimen con resoluciones comprendidas entre los 300 y los 1200 puntos, pero suelen incluir un interprete Postscript que permite tratar imágenes con resoluciones de hasta 2400 ppp obteniéndose impresiones con una calidad excepcional. Las características más importantes a la hora de comprar una impresora láser y que determinarán su coste son:

• Resolución gráfica: Actualmente se considera aceptable una resolución de 600 ppp. • Número de copias por minuto: Puede ser aceptable la impresión de 10 cpm (copias por minuto). En las profesionales, además deberemos tener en cuenta:

• Procesador utilizado: Es conveniente que sea de 64 bits. • Memoria RAM instalada: Es conveniente que al menos tenga 64 MB y que se pueda ampliar. En el caso de las impresoras a color profesionales, es muy normal que en la misma máquina se integre un escáner, de forma que el sistema trabaja como impresora, escáner y fotocopiadora en blanco y negro y en color. Por último comentaremos que también existen impresoras que sustituyen el láser por un cabezal formado por un peine de ELEDs (diodos luminiscentes de alta radiación). Son muy similares, en cuanto a funcionamiento, a las impresoras láser, la diferencia radica en que la imagen en el tambor la genera la iluminación de los distintos ELEDs que forman el cabezal de impresión en lugar del láser. La calidad es algo inferior a la de las

impresoras láser, pero la relación calidad precio es muy buena, siendo una alternativa muy atractiva para el sector no profesional.

10.2.5 Transferencia Térmica. Las impresoras de transferencia térmica están dedicadas fundamentalmente al sector profesional de artes gráficas, aunque en la actualidad sólo se utilizan las denominadas impresoras de transferencia térmica por sublimación, puesto que las de transferencia térmica normales han sido totalmente reemplazadas por las de inyección de tinta, que a un precio muy inferior, obtiene calidades de impresión muy similares a las de transferencia térmica. Las impresoras de transferencia térmica utilizan una tinta en forma de cera sólida que viene adherida a un rollo o cinta de plástico muy fino similar al papel celofán, denominado ribbon. La tinta se dispone en una cara del ribbon que posteriormente pasará en contacto con la hoja de papel a imprimir. En el caso de impresiones a color, el ribbon contiene tinta de tres o cuatro colores que ocupan un espacio equivalente a una página por color. Por otra parte, el cabezal de impresión consiste en un peine alargado compuesto por multitud de calentadores o electrodos que pueden ser activados independientemente, generando cada uno de ellos un punto de impresión en el papel cuando son activados. La longitud del peine es equivalente a la anchura del papel a imprimir, con lo que la impresión se realiza línea a línea. El proceso de impresión puede resumirse en los siguientes pasos: 1. Se recoge la hoja de la bandeja de carga y se introduce en el sistema de impresión. 2. Al tiempo que entra la hoja, se sitúa el ribbon de forma que el comienzo de la primera banda de color coincida con el comienzo de la hoja que se va a imprimir. Ilustración 10. 11. Diagrama de

3. Hoja y banda de color comienzan funcionamiento de una impresora de transferencia térmica. su avance de forma simultánea pasando entre la cabeza de impresión y un rodillo que las presiona contra el mismo. 4. En su paso por la cabeza de impresión, los calentadores o electrodos van fundiendo la tinta en las zonas donde se desea imprimir un punto de color, de forma que la tinta pasa a estado líquido, transfiriéndose así al papel.

5. Una vez terminada la primera pasada con uno de los colores básicos, el sistema de rodillos retorna el papel a su posición original (de inicio), situándose el ribbon de forma que la segunda banda de color coincida de nuevo con el comienzo de la página que se está imprimiendo, repitiéndose de nuevo el proceso de impresión con este segundo color básico. 6. Este proceso se repetirá con los tres (tricromía) o cuatro (cuatricromía) colores de la cinta.

Ilustración 10. 12. Ribbon correspondiente a una impresora de transferencia térmica.

Durante la impresión, los puntos de color correspondiente a los colores básicos no se imprimen uno encima de otro para formar el color definitivo, sino uno junto al otro formando una trama o dithering característico de las impresoras de color. Estas impresoras utilizan una tinta que no se adhiere a cualquier tipo de papel, por lo que hay que utilizar en las impresiones un papel especial suministrado por el fabricante de la impresora, cuyo precio viene a ser de unos 30 € cada 100 hojas. También el ribbon es un consumible que sólo el fabricante de la impresora proporciona, por lo que también es caro, unos 60€ por cada 100 impresiones, lo que supone un coste aproximado por copia de un euro, muy por encima del coste de una copia realizada con una impresora de inyección. Las resoluciones que alcanzan estas impresoras está limitada por el cabezal de impresión no siendo superior a los 600 ppp. A su favor podemos decir que la calidad de color es muy buena permitiendo obtener copias con colores muy reales y vivos. En cuanto a la velocidad de impresión, las impresoras de transferencia térmica pueden considerarse muy lentas, puesto que cada copia se realiza en tres o cuatro pasadas, siendo el tiempo real por cada impresión de unos 180 segundos.

10.2.6 Transferencia térmica por sublimación. Las impresoras de transferencia térmica por sublimación son básicamente iguales que las comentadas anteriormente. Utilizan un cabezal muy similar y un ribbon que en apariencia es idéntico al anterior. Las diferencias entre ambas son las siguientes:

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En las impresoras de transferencia térmica normales, los calentadores o electrodos del cabezal de impresión sólo tiene dos niveles de temperatura que podemos denominar frío o caliente y, por tanto, la tinta se transfiere por completo al Ilustración 10. 13. Impresora de sublimación Mitsubishi CP3020DU Digital Photo Printer. papel (caliente) o no se transfiere nada de tinta al papel (frío). En las impresoras de sublimación, cada elemento del cabezal puede alcanzar 256 niveles de temperatura (8bits), por tanto, la cantidad de tinta que se transferirá al papel en cada punto dependerá de la temperatura que alcance en cada momento el electrodo de impresión. Esto nos da a entender que podremos tener 256 tonalidades de cada color básico y no tres como en los sistemas de impresión tradicional.

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En las impresoras normales de transferencia, la tinta pasa de estado sólido al estado líquido cuando se calienta. En las impresoras de sublimación la tinta, al calentarse, no pasa al estado líquido, sino que directamente pasa a estado gaseoso, emitiendo mayor o menor volumen de gas según la temperatura que alcance el electrodo de impresión.

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Al transferirse la tinta en estado gaseoso, el papel normal no sirve de soporte para la transferencia, debido a su porosidad que deja escapar todo el gas, por tanto, el papel utilizado en estas impresoras es parecido al fotográfico en cuanto a textura y está compuesto por distintas capas entre las cuales se encuentra un lámina de plástico transparente muy fina donde se aloja la tinta.

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En las impresoras de transferencia normales, la impresión se realiza utilizando la técnica de tramado o dithering. En las impresoras de sublimación, al transferirse la tinta en estado gaseoso, los distintos colores básicos que forman un punto de impresión se mezclan en dicho punto creando un color sólido real, no existiendo ningún tipo de trama.

El número de colores sólidos que es capaz de representar una impresora de sublimación, depende de los posibles niveles de temperatura que pueda alcanzar el elemento térmico del cabezal. En las impresoras profesionales, el número de niveles de temperatura que puede alcanzar cada elemento es de 256. Como la impresión se realiza utilizando los tres colores básicos CYM, el número de colores conseguidos serán 256 x 256 x 256 = 2(8+8+8) = 16.777.216 colores, que normalmente se denominan 16,7 M de colores puros. Al igual que en las impresoras de transferencia normales, en las de sublimación, la resolución viene determinada por el número de elementos térmicos del cabezal limitando dicha resolución a valores no superiores a 600 ppp. Sin embargo, una impresión, por ejemplo de una fotografía, realizada con una impresora Ilustración 10. 14. Ribbon utilizado en el que de sublimación de 300 ppp supera con se aprecia la imagen impresa. creces la calidad de cualquier impresora de 1200 ppp, ya sea láser o de inyección. Donde se nota la resolución es en los documentos de texto, donde las impresoras de sublimación no presentan buenas características, por este motivo, estas se utilizan en artes gráficas únicamente para pruebas de color o impresiones de imágenes sin o con muy poco texto. Las impresoras profesionales de sublimación suelen estar homologadas por PANTONE con lo que son ideales para realizar pruebas fiables de color. Uno de los mayores inconvenientes de estas impresoras es su alto precio, superior a los 3.000 € (aunque actualmente se pueden encontrar en el mercado impresoras de uso no profesional por menos de 1000 €), y el también alto precio de sus consumibles. Una copia de color en cuatricromía impresa en sublimación viene a costar alrededor de 2 €. También existen otros dispositivos que, no siendo puramente impresoras, utilizan también la técnica de impresión por sublimación, este es el caso de las videocopiadoras y las impresoras de tarjetas de banda magnética. Las videocopiadoras son máquinas que tienen como entrada de información una señal de vídeo o SVHS y como salida, una señal de vídeo o SVHS para gobernar un monitor de TV y que, mediante un teclado muy sencillo o un mando a distancia, permiten tomar imágenes fijas de la cámara y realizar una composición simple que posteriormente imprimirán utilizando el sistema de

sublimación. Estas máquinas son utilizadas en muchos de los denominados “fotomatones”. Las impresoras de tarjetas magnéticas son unos sistemas de impresión que conectados a un ordenador imprimen directamente en una lámina de plástico transparente de PVC especial que posteriormente se lamina junto a la tarjeta de banda magnética. En algunos casos, la impresión se realiza directamente en la tarjeta. Este es el caso de los sistemas que imprimen la fotografía del usuario en las tarjetas de crédito de los bancos. Como conclusión, podemos decir que las únicas impresoras que pueden jactarse de tener calidad fotográfica, a pesar de su baja resolución de impresión, son las impresoras de sublimación.

10.3 Conexión e Instalación de una impresora. La conexión de una impresora es una tarea sencilla si lo que pretendemos es instalarla en un ordenador monopuesto mediante una conexión por puerto paralelo; sin embargo, si lo que queremos es mantener una impresora en red, conectarla por puerto serie o conectarla para dar servicios a varios ordenadores mediante conmutadores de impresoras, la cosa puede complicarse un poco.

10.3.1 Conexión puerto paralelo. La conexión por puerto paralelo es la más utilizada hoy en día, aunque es de suponer que si las tendencias no cambian, esta conexión irá poco a poco dejando paso a la conexión por puerto USB. Se realiza a través del conector de 25 USB pines hembra que se encuentra en la parte posterior del ordenador, aunque no debemos confundirla con la conexión de igual tipo que utilizan algunos escáneres SCSI para su conexión con la tarjeta SCSI. Si disponemos de CENTRONIX un escáner de este tipo, lo primero que Ilustración 10. 15. Vista posterior de una impresora, donde se aprecia el conector centronix y el USB.

deberemos hacer es identificar el conector utilizado por la tarjeta SCSI.

El cable que utilizan las impresoras paralelo, tiene en uno de los extremos un conector DB25 macho y en el otro extremo un conector tipo Centronics de 36 polos que suele dar nombre al cable de impresora como cable Centronics. No debemos olvidar, según vimos en el tema de placas madre, que el puerto paralelo ha ido evolucionando y en la actualidad se contemplan tres tipos denominados ECP, EPP y normal. Las impresoras antiguas funcionan perfectamente en modo normal, pero las que se venden actualmente se

comunican con la CPU de forma “bidireccional” y por tanto, deberemos seleccionar en la BIOS uno de los modos ECP o EPP para que el funcionamiento sea el óptimo. El paso final será instalar el software de la impresora. Esta operación podremos realizarla utilizando los disquetes o el CDROM que se distribuyen con la impresora, o utilizar la opción de configuración Î Impresoras Î agregar impresora que nos ofrece Windows 98. En cualquiera de los casos, la instalación es muy simple y los datos que debemos conocer para realizar una configuración correcta serán el modelo de la impresora y el puerto al que queremos conectarlo que en el caso más normal será el LPT1, puesto que muy pocos ordenadores disponen del puerto LPT2.

10.3.2 Conexión por puerto serie RS-232. La conexión a impresora por puerto serie no es tan común como la conexión por puerto paralelo. Para poder realizar la conexión a través de este puerto, la impresora debe estar preparada para soportar la conexión vía RS-232. En el mercado podremos encontrarnos con impresoras únicamente con conexión paralelo, impresoras puramente serie o impresoras que permiten la conexión por puerto serie y paralelo, sólo en los dos últimos casos podremos realizar la conexión por puerto serie. El primer paso será elegir el puerto de comunicaciones que se va a utilizar, lo normal es que sea el COM2 para dejar el COM1 disponible para el ratón o un MODEM externo. Posteriormente instalaremos el software de la impresora, donde deberemos indicar expresamente que la comunicación será “serie” e indicar el puerto que se va a utilizar, COM1 o COM2. Esta operación también podremos realizarla desde Inicio Î configuración Î Impresoras Î Agregar impresoras, si es que Windows 95/98 dispone del driver o controlador de la impresora que vamos a instalar. Una vez seleccionada la impresora deseada, nos aparecerá una ventana preguntándonos el puerto que deseamos que utilice la impresora.

Ilustración 10. 16. Ventana de selección de puerto de conexión de la impresora.

En el caso de las impresoras serie, este puerto será el COM1 o COM2. No debemos olvidar configurar el puerto COM utilizado. Los parámetros que seleccionemos en la configuración del puerto deben ser los mismos que en la impresora, por ejemplo:

Ilustración 10. 17. Configuración de la comunicación serie a través de un puerto COM.

Si la UART de nuestro equipo es la 16550 o compatible, también podremos activar un buffer FIFO (First Input First Output) que mejorará la velocidad de comunicación entre ordenador e impresora y, en definitiva, la velocidad de impresión. Es recomendable que el control de flujo sea Hardware siempre que impresora y ordenador lo permitan, en caso contrario elegir el control de flujo Xon/Xoff.

Ilustración 10. 18. Configuración avanzada del puerto serie.

10.3.3 Conexión por puerto USB. Actualmente es el puerto más utilizado por las impresoras de nueva creación, tanto por su simplicidad, como por el hecho de poder conectar o desconectar la impresora en caliente (con el ordenador encendido). Prácticamente ha desbancado al conector Centronics, hasta tal punto de que las impresoras actuales para uso doméstico sólo llevan la conexión USB. La conexión a través de este puerto es igual de simple que la realizada por el puerto tradicional de impresora, con la diferencia de que el conector es diferente y, por supuesto, el driver o controlador de impresora es también diferente. Las impresoras conectadas a través de este puerto no son reconocidas por la BIOS, por lo que no podremos imprimir los parámetros de la BIOS mediante la tecla Impr Pant y tampoco la podremos utilizar desde MS-DOS.

10.4 Conectar varios ordenadores a una impresora. Existen varios métodos para realizar la conexión de varios ordenadores a una misma impresora, pero los más utilizados son, conexión a través de un conmutador de impresoras y conexión a través de red LAN.

10.4.1 Conmutador de impresoras. Existen distintos tipos de conmutadores en el mercado entre los que destacan los de conmutación manual y los automáticos. Los primeros consisten en un conmutador, normalmente rotativo, que permite conectar a una misma salida varias entradas. La conexión se realiza mediante hilos que conectan tanto las entradas, como las salidas al conmutador rotativo; por tanto, no intervienen circuitos electrónicos, lo que implica que el sistema es totalmente “bidireccional” y que la señal no es tratada ni modificada. El conmutador dispone de tantas líneas de conmutación, como señales tiene el puerto paralelo de impresoras, un esquema simple puede ser el siguiente: En el caso de los conmutadores automáticos, dicha conmutación se realiza a través de circuitos digitales que detectan cuál de los ordenadores está enviando señal conectando la salida a dicho canal y bloqueando el otro canal

hasta que el primero libere la conexión. Este tipo de conmutadores tiene bastantes inconvenientes, puesto que si por cualquier causa, el ordenador que está imprimiendo deja de enviar señal al conmutador sin haber terminado su tarea y el segundo está en espera de impresión, este último tomará el control y la impresión será defectuosa. ORDENADOR A IMPRESORA

ORDENADOR B

Ilustración 10. 19. Esquema simplificado de un conmutador de impresoras. Conmutador de impresoras manual.

Por otra parte, los conmutadores digitales automáticos no son reversibles. Como ventaja podremos decir que son cómodos de utilizar al no ser necesaria la acción del usuario para realizar la conmutación y que sirve de repetidor admitiendo mayor distancia entre ordenadores e impresora.

10.4.2 Impresora en red LAN. En el caso de utilizar una red local, los ordenadores deben estar conectados a través de una tarjeta de red, por ejemplo, una tarjeta compatible Ethernet 2000 o una tarjeta de red inalámbrica. El ordenador que tenga conectada físicamente la impresora deberá compartirla para que el resto de usuarios de la red puedan acceder a ella. La forma de compartir una impresora es muy simple, Inicio Î Configuración Î Impresoras En Windows 98/Me o Inicio Î Impresoras y Ilustración 10. 20. Ventana para Faxes en Windows XP, realizar un clic con el compartir una impresora en la botón derecho sobre la impresora que red en Windows 98/Me. deseamos compartir y seleccionar la opción compartir. Como puede observarse, en la pantalla de Windows 98, se puede introducir una contraseña para que sólo puedan imprimir los usuarios autorizados que conozcan dicha contraseña. Si el sistema es Windows XP o 2000/3, la ventana será ligeramente diferente y no mostrará la opción de contraseña. En su lugar, encontraremos

una solapa con el nombre Seguridad, donde podremos indicar qué usuarios pueden acceder a esta impresora.

Ilustración 10. 21. Solapa de seguridad correspondiente a la ventana para compartir una impresora en la red en Windows 2000/3/XP.

Para que un usuario de la red pueda imprimir, deberá también instalar la impresora en su ordenador, pero en este caso, como impresora de red y no como impresora local. Lógicamente el ordenador que comparte el recurso deberá estar encendido al igual que la impresora durante la impresión. Para realizar la instalación de una impresora de red, los pasos a seguir serán: Inicio Î configuración Î impresoras Î Agregar Impresora Î Impresora en red en Windows 98 o Inicio Î Impresoras y Faxes Î Agregar Impresora. En cualquiera de los casos, aparecerá un asistente que nos guiará durante el proceso de instalación de la impresora.

Ilustración 10. 22. Asistente para agregar una impresora en Windows XP.

A continuación indicaremos que la impresora que deseamos agregar es una impresora de red o una impresora conectada a otro equipo y continuaremos el asistente hasta su finalización.

Ilustración 10. 23. Asistente para agregar una impresora en Windows XP.

En la siguiente ventana deberemos marcar la opción Buscar una impresora y posteriormente seleccionaremos una de las impresoras que haya encontrado el sistema en la red.

Ilustración 10. 24. Ventana de búsqueda de impresoras compartidas en la red.

Una vez seleccionada, Windows recogerá los controladores de impresora necesarios del ordenador que comparte la impresora y los instalará en el ordenador cliente que es donde estamos instalando la impresora en red. En el supuesto de que no recoja los driver directamente de la red, nos pedirá el disco de instalación de la impresora para concluir la instalación de la impresora en red. Una vez instalada, nos aparecerá como una impresora más del sistema con una especie de tubería por debajo del icono de la impresora, que nos indica que es un recurso de red. Si el icono aparece en un tono como semitransparente, querrá decir que el recurso no está actualmente disponible,

bien por que la red no funciona o porque el equipo que comparte la impresora, o la propia impresora no están encendidos.

Ilustración 10. 25. Ventana de búsqueda de impresoras compartidas en la red.

La ventaja de este sistema radica en que el administrador de impresoras del ordenador que comparte el recurso se encarga de recoger todos los trabajos enviados por los demás usuarios y guardarlos en una cola de impresión que ira imprimiéndolos por riguroso orden de llegada.

10.5 Conectar varias impresoras a un ordenador. También existen varias posibilidades para esta labor, pero la más usual es utilizar un conmutador de impresoras manual. También cabe la posibilidad de incorporar en el ordenador una tarjeta que disponga de otro puerto de impresora.

10.5.1 Conmutador de impresoras. En este caso utilizamos el mismo conmutador manual usado en el supuesto anterior, pero invertiremos las entradas por las salidas y viceversa. De este modo, la salida de impresora del ordenador se conectará directamente a la entrada del conmutador (recordemos que en el caso anterior este mismo conector hacía de salida) y las impresoras a los canales A y B respectivamente que en este caso realizarán las veces de salidas y no de entradas como en el supuesto anterior. Cómo es lógico pensar, los datos enviados por el ordenador irán a parar a la impresora que se encuentre conectada al canal seleccionado A o B.

10.5.2 Instalación de una tarjeta con puerto paralelo. En el mercado existen tarjetas que incluyen entre otros, un puerto paralelo que podremos utilizar como segundo puerto de impresoras asignándole el sistema el nombre de LPT2. Para instalar estas tarjetas, sólo tenemos que buscar un slot libre (normalmente ISA) e introducir la tarjeta en él. No deberemos realizar ningún tipo de configuración en la BIOS, salvo asegurarnos de que el puerto utilizado por el sistema (en placa madre) es el 3F8/IRQ7: LPT1. También deberemos comprobar, mediante el manual de la tarjeta, que el puerto instalado en la tarjeta es el 278/IRQ5: LPT2, de otro modo, ambos puertos

causarán conflictos en el sistema y no podremos imprimir con ninguno de los dos. Una vez instalada correctamente la tarjeta, el sistema operativo Windows 95/98 detectará automáticamente el nuevo hardware y podremos, por tanto, utilizarlo sin problemas. Para comprobar que no existen conflictos entre ambos puertos debemos examinar en Inicio Î Configuración Î Panel de control Î Sistema Î Administrador de dispositivos Î Puertos COM y LPT en Windows 98/Me o en Inicio Î Panel de control Î Sistema Î Hardware Î Administrador de dispositivos Î Puertos COM y LPT en Windows 2000/3/XP, donde aparecerá una referencia a cada uno de los puertos LPT1 y LPT2 sin los ya conocidos signos de admiración en amarillo. Para instalar una impresora, en este nuevo puerto, seguiremos los mismos pasos que se comentaron para instalar una impresora en un puerto paralelo, cambiando únicamente LPT1 por LPT2. Si realizamos la instalación de un segundo puerto, paralelo, es importante asegurarnos al comprar la tarjeta, que admite los modos de funcionamiento ECP o EPP; de otro modo, sólo podremos utilizarlo para imprimir con impresoras antiguas que no sean bidireccionales o de imprimir con impresoras actuales, sólo podremos manejarlas con drivers antiguos que no requieran comunicación bidireccional con la impresora.

10.5.3 Otras posibilidades. La opción anterior de conectar una nueva impresora a través del puerto paralelo ha sido, hasta el momento, la más elegida por los usuarios de PCs, pero actualmente, dada la variedad de impresoras que nos ofrece el mercado, sería más aconsejable utilizar como impresora secundaria un modelo que permita conectarse por puerto serie, o mejor aun, por el puerto USB. En estos casos, la instalación de una impresora secundaria no plantea ningún problema ni conflicto al sistema. La nueva impresora se instalará de la forma habitual y podremos determinar si queremos utilizarla como primaria (predeterminada) o como secundaria. Si se utiliza como secundaria, cada vez que queramos imprimir en ella, deberemos seleccionarla desde el programa con el que vamos a realizar la impresión. No olvidemos también la opción ya comentada de instalar impresoras en red por otros equipos.

10.6 Ampliación de memoria. Las impresoras de bajo coste no suelen implementar un microprocesador que procese la información a imprimir y que libere a la CPU del ordenador de esta tarea y, por tanto, no necesitan apenas memoria RAM para realizar su función. Sin embargo, las impresoras láser y de transferencia térmica profesionales que suelen incluir algún lenguaje de descripción de página como el Postscript, sí utilizan un procesador muy potente y por tanto, necesitan mucha memoria

RAM. En este tipo de impresoras, la ampliación de memoria suele ser una característica que debe tenerse en cuenta para que la impresora no se quede obsoleta en poco tiempo. Al contrario de lo que sucede con la memoria RAM del PC, en las impresoras, los fabricantes tienden a utilizar memorias no estandarizadas para que los usuarios tengan que recurrir a ellos para cualquier ampliación. No obstante, podremos encontrar impresoras que utilicen los antiguos módulos SIMM de 32 contactos o los SIMM de 72 contactos, en cuyo caso, la ampliación es muy simple de realizar. En el supuesto de que la impresora utilice módulos especiales, no queda más remedio que buscar un distribuidor oficial de la marca de la impresora y encargar allí el módulo deseado, seguro que en este caso la memoria será más de un 10% más cara que el coste de un módulo SIMM de 32 contactos. Una vez insertados los módulos de memoria pueden suceder dos casos, que la impresora lo reconozca directamente, con lo cual no hay más que hacer, o que sea necesario reconfigurar la impresora, directamente a través del menú de la impresora o por medio del driver de impresión. En cualquier caso, deberemos acudir al manual de la impresora para realizar convenientemente la configuración.

10.7 Problemas de funcionamiento y averías. Los problemas concernientes a las impresoras pueden ser de dos tipos, software o hardware. Los primeros son originados por fallos o configuraciones erróneas en el sistema operativo o el programa que realiza la impresión. Los problemas hardware son menos abundantes, pero en muchos casos es difícil determinar si el problema es software o hardware.

10.7.1 Hardware. Problema La impresora no enciende.

se •

Posible solución Comprobar que el cable de alimentación funciona correctamente, si la impresora utiliza un alimentador externo, comprobar con un polímetro que la tensión de salida es correcta.

•

Si la impresora utiliza un interruptor mecánico para el encendido, comprobar que está en buen estado, para ello deberemos acceder a los terminales del interruptor de encendido y mediante un polímetro comprobar las conexiones

La impresora se enciende, •

Comprobar el conexionado del cable de

pero no imprime.

impresora, si disponemos de otro de repuesto podemos intercambiarlo para descartar esta posibilidad.

•

Conexión interna entre la placa madre y el conector DB25-H de salida de impresora del ordenador.

•

Comprobar que el puerto de impresora configurado en la BIOS coincide con el seleccionado en el sistema operativo, es decir, LPT1 con LPT1

•

Si la impresora es moderna puede que no funcione adecuadamente con la configuración normal del puerto paralelo, con lo que deberemos acceder a la BIOS y configurar el modo ECP o el EPP.

•

Comprobar que la impresora no emite por el display un mensaje de error producido por falta de papel o de tinta o tóner , o que el LED de error no parpadea por alguno de estos motivos.

•

Comprobar que el display de la impresora no emite algún error tipificado en el manual técnico de la misma, en cuyo caso deberemos acudir al manual y seguir las instrucciones que nos dicte. Los problemas más comunes suelen ser: papel atascado en los rodillos, compartimiento de acceso al tóner o cubierta mal cerrada, comunicación fallida entre impresora y ordenador.

Problema La impresora realiza el • proceso de impresión, pero la hoja sale en blanco.

Posible solución Tinta o tóner gastado. En las impresoras de inyección, también puede ser que el cartucho se haya secado. En este caso, acceder al driver de la impresora y buscar la opción para limpiar los cartuchos de impresión, en algunas impresoras la opción de limpieza de los cartuchos se realiza desde la misma

impresora por medio de los botones de alimentación de papel.

•

Si se ha instalado un tóner o cartucho de tinta nuevo, es posible que no hayamos retirado la banda de plástico que protege la tinta o el tóner.

•

Si la impresora es láser, puede ser que el láser esté deteriorado

La impresora realiza el • proceso de impresión, pero • la hoja imprime símbolos y códigos extraños.

El driver de impresión no es el correcto. La comunicación entre ordenador e impresora no es buena y se corta durante el proceso. Comprobar el cable y conexiones

La impresora realiza el • proceso de impresión, pero la hoja se imprime con manchas.

Este problema suele suceder en impresoras láser y se produce por suciedad en el cartucho del tóner. Es más usual si utilizamos cartuchos de tóner reciclados. La solución es cambiar el cartucho o limpiar con mucho cuidado de no rayar el tambor cilíndrico que transfiere el tóner al papel.

La impresora realiza el • proceso de impresión, pero se imprime con mala calidad

Normalmente este efecto aparece cuando el cartucho de tinta o el de tóner se encuentra prácticamente vacío.

•

En las impresoras de inyección también puede ser un síntoma de que la tinta en el cartucho se está resecando y conviene limpiarlo.

•

Si la impresora es de transferencia térmica, es posible que el cabezal de impresión tenga algún elemento fundido, en cuyo caso deberá sustituirse por una nueva.

La impresión se realiza • correctamente, pero el tóner no se fija al papel.

Este problema sólo se da en las impresoras láser y es debido a que el rodillo de fijación no se calienta a la temperatura adecuada. Para diagnosticar este problema, realizar un par de impresiones y con sumo cuidado comprobar si el rodillo de fijación está caliente, si no es así, es que la resistencia. eléctrica de su interior está fundida.

Problema

Posible solución

Tras cambiar el cartucho de • tinta, la impresora continúa indicando que el cartucho está vacío.

En algunas impresoras de inyección que tienen indicador del nivel de la tinta, el cambio del cartucho debe realizarse con la impresora encendida para que la impresora tome conciencia de que el cartucho ha sido reemplazado y reinicie el contador de nivel de tinta.

El cartucho de tinta está • prácticamente gastado y la impresora indica que el cartucho está lleno.

Este problema es debido a que algunas impresoras no controlan realmente el nivel, sino las copias que se imprimen desde que se cambia un cartucho y calculan, por estimación, la tinta que puede quedar en cada momento. Si por cualquier causa se retira de la impresora un cartucho sin gastar del todo y posteriormente se inserta de nuevo, la impresora cree que se ha instalado un cartucho nuevo y reinicia su contador de nivel estimando que el cartucho está nuevo. Por este motivo, no se debe retirar un cartucho sin consumir completamente con la impresora encendida, en el caso de tener que realizar esta operación debe realizarse con la impresora apagada para que no detecte el cambio de cartucho.

Tabla 10. 1. Averías comunes en impresoras y sus posibles soluciones.

Es muy importante disponer del manual técnico de la impresora para poder resolver los problemas técnicos que puedan plantearse; en caso contrario, sólo podremos resolver los anteriormente descritos que son los más usuales. Para el resto de averías deberemos acudir al servicio técnico oficial.

10.7.2 Software. Los posibles errores software en la impresión pueden ser muchos y variados. Pueden ser debidos a problemas de configuración del sistema operativo o al programa que realiza la impresión, sobre todo si el programa se ejecuta bajo el sistema operativo MS-DOS. Por tanto, lo mejor será, una vez desestimado que el problema es hardware, acudir a la ayuda que a tal efecto proporciona el sistema que suele ser muy abundante, como es en el caso de Windows 98/Me/2000/XP. Si es sólo un programa el que falla, lo mejor es reinstalarlo

para descartar que sea un problema de corrupción del código de alguna DLL o parte del programa. En el caso de Windows 98, la ayuda para la resolución de los problemas de impresión los encontraremos en Inicio Î Ayuda Î Contenidos Î Solucionadores de problemas Î Imprimir, en el caso de Windows XP lo encontraremos en Inicio Î Ayuda y soporte técnico Î Contenidos Î Solucionar un problemas Î Problemas de impresión. Entraremos un asistente para la resolución de problemas que nos irá guiando paso a paso hasta solucionar el problema.

Ilustración 10. 26. Ventana de ayuda de Windows 98 y XP.

11 Dispositivos de captura de imágenes En este tema trataremos de dos dispositivos de imágenes fijas que son el escáner y la cámara digital.

11.1 Escáner. 11.1.1 Introducción. El escáner es un dispositivo de entrada capaz de muestrear y posteriormente digitalizar (al hecho de muestrear y digitalizar lo denominaremos escanear o simplemente digitalizar) imágenes planas, para transmitirlas al ordenador donde se formará una imagen digital, en memoria, del original, que posteriormente será tratada y retocada, impresa y guardada. La utilidad de un escáner tiene dos vertientes; por un lado, su utilización en el mundo de las artes gráficas, fotografía digital, edición de revistas gráficas, publicidad, etc., donde es absolutamente imprescindible y, por otro lado, la digitalización de documentos de textos, por ejemplo, para archivadores electrónicos, documentación, con la utilización de un software muy especializado llamado OCR.

Ilustración 11.1. Escáner en funcionamiento con la tapa levantada.

Hoy en día es destacable la necesidad de un escáner para los creadores de páginas WEB en Internet o documentos multimedia.

11.1.2 Funcionamiento. La digitalización de una imagen se realiza mediante el barrido de una imagen plana fija por una fuente de luz y posterior muestreo de la luz reflejada por la imagen o documento en proceso. La luz, al incidir sobre la superficie de dicha imagen, se reflejará dependiendo de la claridad u oscuridad de la zona barrida. Esta luz reflejada es captada por un elemento fotosensible de tipo CCD (Charge-Coupled Devices - dispositivos de acoplamiento de carga) o similar, que la convertirá en una señal eléctrica analógica proporcional a dicha luz reflejada. Estas señales analógicas se envían a un ADC (Convertidor Analógico Digital) que la convierte en una señal digital que será enviada hacia el ordenador. La cabeza óptica del escáner generalmente es de forma longitudinal abarcando una franja horizontal del documento o imagen que se va a

digitalizar. Para realizar el barrido completo del documento será necesario que dicha cabeza óptica se mueva en sentido vertical al documento como ocurre en los escáneres de sobremesa, donde un motor mueve la cabeza mediante una correa de transmisión o, también puede estar fija, y el documento moverse en sentido vertical, como ocurre en los escáneres de rodillo, donde un rodillo arrastra el documento que se va a digitalizar haciendo que toda la superficie del mismo pase por delante de la óptica de digitalización.

Ilustración 11.2. Detalle del mecanismo de arrastre de la cabeza mediante correa dentada.

Antiguamente para digitalizar una imagen en color eran necesarias tres pasadas, de forma que durante cada una de las pasadas se captaba la componente de uno de los tres colores básicos RGB (Red, Green, Blue), esto se hacía mediante el cambio de un filtro distinto en cada pasada. Hoy en día se digitaliza de una sola pasada, obteniendo simultáneamente las 3 componentes básicas del color original. La principal ventaja de este sistema es la reducción del tiempo necesario para realizar la digitalización, que se reduce a 1/3. El escáner toma muestras de la imagen de forma puntual, por ejemplo, una digitalización con una resolución de 300 ppp (puntos por pulgada) dividirá una longitud de una pulgada en la imagen original en 300 puntos y determinará un color para cada uno de estos puntos; de esta forma, la imagen queda dividida en una

Ilustración 11.3. Vista del interior de un escáner de sobremesa.

inmensa matriz de puntos en la que el escáner determina un color para cada uno de los puntos de dicha matriz. Los valores obtenidos para cada uno de estos puntos son transmitidos a la memoria del ordenador, donde se formará una imagen electrónica de la misma. Cuando se reproduce la imagen original en la pantalla del monitor o en la impresora realmente se están pintando punto a punto cada uno de los puntos de la imagen original que han sido escaneados y simplemente se pintan con el color que el escáner ha determinado para cada uno de dichos puntos. El tamaño de una imagen en memoria es muy grande. Una imagen de 4x4 pulgadas (aproximadamente 10 x10 cm.) digitalizada con una resolución de 300 x 300 ppp y una profundidad de color de 24 bits requerirá 3 bytes por cada punto y tiene una cantidad de puntos digitalizados igual a 1200x1200 lo que, en total, ocupará en memoria 4,32 MB = (1200 x 1200 x 3)/(1024x1024). Por esta razón, cuando se guardan las imágenes en el disco duro se suelen utilizar formatos gráficos con compresión de datos, que disminuyen sensiblemente la cantidad de bytes que ocupará la imagen. Por ejemplo, con un formato JPG con compresión 1:15, la misma imagen ocuparía en el disco 288 KB.

11.1.3 Recursos Hardware. 11.1.3.1 Memoria. Como ya hemos comentado, la imagen digitalizada se transmite al ordenador punto a punto en forma de una gran matriz que deberá guardarse en la memoria del ordenador, al menos hasta que sea guardada en el disco duro o impresa en papel. Una imagen con formato A4 digitalizada con calidad fotográfica en color puede superar fácilmente valores de 100 MB o más, si no está comprimida. Cuando un programa de retoque fotográfico tiene capacidades para deshacer cambios o crear efectos fotográficos, multiplica la memoria que va a necesitar en cantidades ingentes, ya que, por ejemplo, además de mantener en memoria la imagen original necesita crear una copia de la misma (si el programa utiliza capas, añade otra imagen por cada capa creada en la que está trabajando los efectos, además de la memoria necesaria para trabajar en el cómputo de los algoritmos necesarios para la transformación). Estos valores hacen que uno de los factores más determinantes a la hora de especificar los requisitos hardware para un ordenador que trabajará con imágenes gráficas es que tenga toda la memoria que sea posible. Como mínimo 256 MB, pero realmente es aconsejable que llegue a los 1024 MB, o lo que es lo mismo, 1GB de memoria RAM.

11.1.3.2 Dispositivos de almacenamiento. En las recomendaciones de un escáner actual se indican valores, de al menos, 150MB de disco duro para instalar el software incluido con el escáner. En los ordenadores un poco antiguos, este valor no es nada despreciable y mucho más si tenemos en cuenta lo que ocuparán las imágenes que se digitalicen si se piensan guardar en disco. Sin embargo, si nos dedicamos al diseño gráfico o retoque fotográfico, será conveniente disponer de un disco duro no inferior a los 100 GB. No obstante, el tamaño de los archivos suele ser menor al de imagen original debido a la utilización de sistemas de compresión. A pesar de ello, son archivos considerablemente grandes y en cualquier caso hay que recomendar la utilización de discos de gran capacidad y, sobre todo, la posibilidad de algún sistema de almacenamiento externo como una eventual grabadora de CD o mejor de DVD, que permitirá limpiar periódicamente del disco duro las imágenes almacenadas. 11.1.3.3 Formatos de archivos gráficos. Dentro de los formatos para archivos gráficos hay que diferenciar dos grandes grupos: Formatos vectoriales, y formatos de mapas de bits. Formatos vectoriales: Son típicos de ploter de plumilla o de programas de diseño gráfico como el “CorelDraw” o “Autocad”. Tienen la ventaja de que ocupan menos espacio en memoria o disco ya que no crean un mapa de bits de la imagen, sino que utilizan un lenguaje vectorial en el que, por ejemplo, para dibujar una línea guardan las coordenadas inicial y final de dicha línea, así como su atributo de que es una línea. Esto bastará para reproducir posteriormente dicha línea en un ploter impresora, o pantalla; bastará que el driver correspondiente entienda dicho código. Estos formatos, en general, también admiten la posibilidad de utilizar un tapiz o fondo a partir del mapa de bits de una imagen, pero cuando utilizan esta posibilidad ocuparán tanto como los formatos específicos de mapas de bits. Algunos de los formatos más conocidos de este tipo son WMF (Windows Meta File), Postcript (Formato muy utilizado en artes gráficas), etc. Formatos de mapas de bits, también conocidos como raster o bits map. Trabajan según el sistema descrito en el que una imagen se representa por cada uno de los puntos en los que se ha descompuesto durante su digitalización. Hay muchos formatos. Los más conocidos son los siguientes: • JPG o JPEG (Joint Photographic Experts Group): Es el formato más utilizado en Internet para imágenes de calidad, está optimizado para trabajar con imágenes y no trabaja con textos también como lo haría el formato GIF. Como el grado de

compresión afecta a la calidad de la imagen, admite diferentes grados de compresión de datos que se ajustan durante la creación del archivo. Trabaja con una profundidad de color de 24 bits.

•

GIF. Es un formato de compresión sin pérdida de datos muy utilizado en Internet. Tiene como inconveniente que sólo admite una profundidad de color de 256 colores (8 bits). Incluye una alta compresión. Permite transparencias y animaciones que se consiguen mediante la inserción en un único archivo de varias imágenes que se presentarán sucesivamente en la pantalla con una cadencia determinada.

Ilustración 11.4. Ventana de diálogo de Corel PhotoPaint “Guardar imagen como”, donde se pueden apreciar la colección de formatos con los que puede trabajar.

•

TIFF (Tag Image File Format): Fue desarrollado originalmente por Aldus Corporation para guardar imágenes escaneadas. Es un formato de compresión sin pérdida de datos, de poca compresión pero de gran calidad. Genera ficheros de un tamaño muy grande. Dada su calidad es muy utilizado; es el formato en el que suele trabajar el escáner. Trabaja con una profundidad de color de 24 o 32 bits.

•

BMP. Es un formato de mapa de bits sin compresión que se utiliza sobre todo porque es el estándar en Windows.

11.1.3.4 Tarjeta gráfica y monitor. La tarjeta gráfica debe soportar al menos resoluciones de 800 x 600 píxel, aunque profesionalmente se utilizan valores mayores. Es recomendable la utilización de un monitor de 17” o superior, en función de la mayor o menor

dedicación que se va a hacer en tratamiento gráfico de imágenes. La profundidad de color mínima debe de ser de 16 bits, aunque hoy en día cualquier escáner digitaliza con una profundidad de color de 24 o 32 bits, así que la tarjeta adecuada deberá soportar también dicha profundidad de color. 11.1.3.5 Microprocesador. El microprocesador necesita velocidad para trabajar con programas de retoque fotográfico, haciéndose insufrible la lentitud de los microprocesadores antiguos para estas tareas. La recomendación es que un microprocesador nunca es suficientemente rápido cuando se trabaja profesionalmente con imágenes gráficas de calidad. 11.1.3.6 Puerto Paralelo. Si el escáner es compatible NSTL se conectará al puerto paralelo. Este estándar asegura la compatibilidad con impresoras y otros periféricos que hacen uso del puerto paralelo. Los datos se transmiten desde el puerto paralelo del ordenador al puerto “Passtrought” del escáner y de este hacia otros periféricos. El requisito para que el escáner pueda conectarse al puerto paralelo es que sea del tipo EPP o ECP. Los ordenadores antiguos que tenían únicamente el puerto SPP no funcionarán con este escáner. 11.1.3.7 SCSI. Los escáneres con interfaz SCSI se conectan a una tarjeta SCSI que normalmente incluyen. Dicha tarjeta no es una tarjeta SCSI estándar y no soporta ningún otro periférico añadido como lo haría una estándar. De todas formas, si ya se dispone de una tarjeta SCSI estándar en el ordenador, es aconsejable conectar el escáner a dicha tarjeta y no utilizar la que se incluye con el escáner. Previamente hay que cerciorarse, por el manual o en la página WEB del fabricante, que el escáner es compatible con la tarjeta que ya se tiene y que existe el driver correspondiente para evitar sorpresas. Estás tarjetas SCSI que acompañan a los escáneres pueden conectarse a un slot PCI o a uno ISA, dependiendo del tipo de conector que lleve. Las tarjetas que se conectan al bus PCI serán más rápidas que las que se conectan al bus ISA. En ambos casos hoy en día estas tarjetas son Plug & Play, con lo que la instalación sobre Windows 98 no deberá ofrecer ningún problema.

BUS USB

BUS SCSI

Ilustración 11.5. Vista trasera de un escáner que trabaja por el BUS USB o por el BUS SCSI.

11.1.4 Resolución. Debemos tener presente lo siguiente: cuanta mayor calidad deseemos, mayor será la resolución con la que deberemos trabajar y, por tanto, mayor será el tamaño de las imágenes en memoria y mayor será el tiempo de digitalización. Al hablar de resolución debemos tener en cuenta tres conceptos: resolución óptica, resolución interpolada y profundidad de color. Los dos primeros se refieren al número de puntos en que puede descomponerse una imagen y se miden en ppp (puntos por pulgada) o dpi (dots per inches) aunque últimamente este dato se da en resolución vertical por resolución horizontal (p.e.j. 600 x 300 ppp) y, el tercero, indica el número de colores que puede tomar cada punto de la imagen. Resolución óptica: es el número de puntos reales que es capaz de reconocer la óptica del escáner. La resolución horizontal se refiere al número de puntos por pulgada que incorpora el CCD del escáner y la resolución vertical es el número de pasos de avance que da el escáner durante el barrido de la imagen. Una resolución de 600x300 indica que en un cuadro de 2,54 x 2,54 cm. (1x1 pulgadas) la imagen se analizará en 600 puntos verticales por 300 puntos horizontales. Cuando se escanea con una resolución menor, sencillamente se omiten datos (puntos) para alcanzar los puntos necesarios de acuerdo a la resolución elegida. Resolución Interpolada: es un sistema que permite alcanzar resoluciones mayores a la que permite la óptica del dispositivo. Se trata de crear puntos intermedios a partir de algoritmos que determinan cual sería el color de un punto existente entre los que se han digitalizado desde la óptica.

De esta forma se consiguen resoluciones de 9600x9600 ppp y superiores. Los puntos generados con este sistema no son reales pero se aproximan mucho a los reales y es un método muy utilizado para obtener ampliaciones de detalles fotográficos que la resolución óptica no permite. Profundidad de color: indica cuántos bits se van a utilizar para almacenar el color de un punto. Con una profundidad de color de 24 bits se obtienen 16,7 millones de colores (256x256x256) y se utilizan en grupos de 8 bits, de forma que 8 bits almacenan la información de la componente roja, otros 8 bits para la componente verde y otros 8 para la azul. 24 bits ofrece una calidad tan buena que en un aumento de, por ejemplo, a 32 bits el número de bits no es significativo y no se aprecia el aumento en la calidad. A pesar de esto los escáneres actuales utilizan 30 bits y más; este aumento en el número de bits se utiliza para mejorar los detalles de la imagen, por ejemplo, en las zonas oscuras, guardando finalmente la imagen en un formato de 24 bits. En general se puede decir que la resolución óptima para digitalizar una imagen debe ser la misma del dispositivo de salida en el que se imprimirá o se verá. Por ejemplo, si la imagen se va a imprimir en una impresora de 300 ppp, será recomendable digitalizar con una resolución de 300 x 300 ppp. Si la imagen se va a poner en una página WEB en Internet, para una resolución de 640 x 480, bastará una resolución de 100 ppp; si se va a optimizar para 800 x 600, estará bien una resolución de 150 ppp. Una excepción es el caso de digitalizar imágenes de periódicos o revistas, en el que no es conveniente digitalizar a más de 100 o 150 ppp por que se producirá un desagradable efecto de punteado

11.1.5 Tipos de escáneres. Podemos hacer dos clasificaciones de los escáneres. Según su modo de funcionamiento podemos diferenciar los siguientes tipos: de mano, de rodillo; de sobremesa. Según su interfaz de conexión al ordenador podemos diferenciar los de conexión al puerto paralelo, SCSI y al puerto USB.

• De mano: Estos escáneres son indicados para equipos portátiles, debido a su reducido tamaño. Antiguamente eran los que se utilizaban porque tenían precios muy inferiores a los demás. Tiene los siguientes inconvenientes: al moverlos con la mano por encima de la imagen, el pulso es un factor determinante a la hora de una buena digitalización; además, la velocidad con que se mueve el escáner debe adecuarse a la resolución de la digitalización. Los más modernos vienen motorizados con lo que evitan cambios en la velocidad que al final se traducirían en deformaciones de la fotografía y también evitan cambios en la dirección durante el barrido.

• De rodillo: Un rodillo desplaza la hoja de la imagen por delante de la cabeza óptica, de forma semejante a como lo hace un FAX. Tienen como ventaja que ocupan menos espacio que los de sobremesa. • Escáner de sobremesa: Son los más utilizados y los más cómodos. En éstos la cabeza de lectura se mueve gracias a un motor y la hoja de la imagen permanece fija durante el barrido. En cuanto a tamaño, el formato más utilizado es el de A4, pero también pueden encontrarse escáneres de sobremesa con otros formatos distintos. Estos escáneres pueden disponer de tapas especiales que les permiten digitalizar diapositivas, negativos, transparencias o, incluso, realizar la digitalización de múltiples páginas de forma automática mediante el sistema de alimentación automática AFD (Automatic Document Feeder).

A) Escáner de sobremesa con la posibilidad de digitalizar diapositivas y negativos

B) Escáner de sobremesa con alimentador de hojas automático AFD (Automatic Document Feeder). Ilustración 11.6. Escáner de sobremesa con distintos tipos de tapas.

11.1.6 Driver TWAIN. Existe un estándar llamado TWAIN (Technology Without An Interesting Name - tecnología sin un nombre interesante) para garantizar que cualquier aplicación compatible TWAIN funcionará correctamente con cualquier escáner que disponga de un driver o controlador TWAIN. Se trata de una serie de normas Ilustración 11.7. TWAIN que las empresas deben respetar para garantizar la compatibilidad entre dispositivos y software. Estas normas permiten a las aplicaciones digitalizar áreas parciales, realizar

“zoom”, ajustar el brillo o el contraste, ajustar los colores y resolución, realizar una digitalización previa, rotar la imagen, aplicar filtros a la imagen, etc. Nota: Ver la WEB: www.TWAIN.org Cada fabricante construye su propio driver TWAIN, en algunos casos permiten muchas posibilidades de ajuste al usuario y en otras, apenas ofrecen posibilidades de ajuste. Un driver TWAIN mal diseñado limita mucho la calidad de imagen aunque el escáner realmente tenga buena calidad. No son recomendables los drivers que se ajustan automáticamente, que aumentan el tiempo del escáner debido a este autoajuste y, en muchos casos, obligarán a realizar una conversión del usuario en un programa de retoque fotográfico hasta obtener los colores, resolución o efectos deseados.

11.1.7 Programas (Software). En general los escáneres incluyen un repertorio de software bastante completo, programas de retoque fotográfico, programas de FAX, álbum de fotos, OCR, etc. En muchos casos se trata de versiones antiguas, o little (limitadas), que no incluyen todas las opciones de las versiones profesionales, pero suelen ser suficientes para una aficionado exigente.

11.1.8 OCR. El OCR (Optical Character Recognition) o programa de reconocimiento óptico de caracteres es un programa muy especializado que tiene la misión de convertir el mapa de bits de un documento digitalizado en un documento de texto. Para realizar este trabajo, primero separa todos los párrafos del texto, y después separa cada carácter de una línea. De esta manera trabaja carácter a carácter, creando una serie de pequeñas imágenes que Ilustración 11.8. Ventana de inicio del programa OCR TextBridge de Xeros. corresponden a cada uno. El OCR dispone de librerías de caracteres que comparará con estas pequeñas imágenes y para ello, primero ajusta el tamaño de la imagen para igualarlo al tamaño de las imágenes de las librerías, y luego utiliza las imágenes de las librerías como plantillas para comparar con la imagen original. La plantilla que presente menos diferencias con la imagen será considerada como el carácter correcto.

Algunos OCR utilizan algoritmos que reconocen el número y orientación de los trazos así como los agujeros que presenta; de esta forma la letra “b” se reconocerá por un trazo recto en un sentido determinado (vertical), otro curvo (en la parte inferior del trazo recto) y un agujero. Los OCR profesionales incorporan varios métodos de identificación que utilizan simultáneamente para aumentar la fiabilidad del resultado, de forma que el carácter asignado será el que haya resultado en la mayoría de los métodos o algoritmos utilizados. Hay OCR que permiten crear librerías personalizadas. Esto tiene utilidad cuando se escanea frecuentemente el mismo tipo de documentos. Por ejemplo, si se van a digitalizar todas las páginas de un libro antiguo, lo más probable es que durante las tres o cuatro primeras hojas se repitan los mismos errores, por ejemplo, el OCR tiene problemas para diferenciar al “i” y la “j”, pues sencillamente se escanea una i, y después una j del mismo libro y se le asignan los caracteres adecuados. Posteriormente, cuando el OCR reconozca las formas de las nuevas plantillas con las siguientes i y j no tendrá dificultad para reconocerlas. Las digitalizaciones que admiten estos programas deben tener un formato en blanco y negro de un bit. Dada su especialización necesitan comparar la digitalización con las plantillas que están en este formato y los que no son profesionales generalmente no admitirán otros formatos de color.

11.1.9 Características técnicas del escáner. Las características técnicas que indica el fabricante de su producto suelen incluir la siguiente información: Modelo: Fabricante y nombre comercial. Método de digitalización: Una o varias pasadas. Sensor: Indica el tipo de sensor fotorreceptor utilizado: CCD, color, B/N, etc. Resolución óptica: p.ej.: 600 x 600 dpi. Resolución interpolada: p.ej.: 2400 x 2400 dpi. Profundidad de Color: Bytes de profundidad de color, bytes para escala de grises, etc. Brillo/contraste: Características de estos controles (p.ej. 255 pasos). Área máxima de digitalización: Tamaño máximo de la imagen que se puede digitalizar. Interfaz: Indica si se conectará al ordenador por el puerto paralelo o con tarjeta SCSI. Tiempo de previsualización: Tiempo que tardará en realizar una previsualización (p.ej. 20s/A4).

Tiempo de digitalización: Tiempo que tardará en realizar una digitalización (p.ej. 85 s un A4 a 600 dpi). Driver TWAIN soportado por: Windows 95, 98, NT, etc. Programas incluido: Relación del software que se incluye con el escáner. Medidas: p.ej. 275 x 420 x 90mm. Voltaje de alimentación: p.ej. 250V AC. Conexión utilizada: Paralelo, SCSI, USB. Requerimientos del Sistema: Sistema operativo reconocido, p.ej. Windows 98, Windows 95 o Windows NT4.0/5.0. Procesador requerido. Memoria mínima y recomendada. Puerto Paralelo (en modo EPP) en su caso. Requisitos de espacio en el disco duro. Si necesita CDROM para la instalación. Si tiene función de FAX indicará que es necesario un FAX módem instalado. Si tiene función de "Copia" indicará que necesitará una impresora instalada. Si tiene función "Email" indicará que necesita acceso a Internet y una cuenta de correo activa. Otros detalles técnicos que se deben tener en cuenta: Calidad de la lente (cabeza óptica): Este detalle no se incluye en las características de un escáner, pero sin duda será determinante para la calidad de la imagen. Generalmente hay que fiarse de las firmas de prestigio en este tema, o informarse en revistas especializadas. Fuente de alimentación: Puede ser interna o externa Accesorios opcionales: Alimentador de hojas, módulo para transparencias, etc. Apagado automático de la lente: Si tiene auto apagado se alargará la vida útil de la lente. Profundidad de campo: cuando tiene una gran profundidad de campo suele indicarse como capacidad de digitalización 3D, que sirve para digitalizar de libros u objetos de gran volumen. Esta característica no indica que se puedan digitalizar objetos opacos ni nada parecido. Compatibilidad NSTL: Indica que se conecta al puerto paralelo y que es compatible con otros dispositivos conectados a este puerto. Diseño de la caja: El diseño, materiales, etc. de la caja son detalles importantes en la elección de un escáner

11.2 . Cámaras fotográficas digitales 11.2.1 Introducción. Las cámaras de fotografía digitales son muy semejantes a las cámaras de vídeo, pero con una resolución mayor. Aunque en general, actualmente, la mayoría permiten la grabación de secuencias en movimiento (vídeos) de muy pequeña duración. De forma semejante, una cámara de vídeo permite la toma o captura de imágenes fijas.

Ilustración 11.9 Cámara digital Sony DSC-W 5 plata.

Algunas diferencias entre las cámaras digitales y las convencionales con película de celuloide son:

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En las digitales las imágenes captadas están disponibles al momento, evitando el proceso de revelado de la película.

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La resolución de las cámaras digitales dependen del CCD (Charge Coupled Device) pero, en general, no se conseguirán fotos de calidad con tamaños superiores a 20 x 30 cm, mientras que en las de película se consiguen resoluciones mucho mayores, que permiten calidades buenas en tamaños superiores.

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Los sistemas de almacenamiento son muy diferentes: Tarjetas de memoria, el disco duro o cualquier otro soporte informático para las digitales y película para las convencionales.

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Después del gasto inicial, el gasto de generación de imágenes en las digitales es prácticamente nulo reduciéndose al de la energía utilizada, salvo que se desee la imagen en papel, en cuyo caso, el precio se equipara con las convencionales. Mientras que en las cámaras convencionales cada fotografía tiene un coste fijo y elevado.

11.2.2 Características y parámetros más importantes de una cámara digital. En la siguiente tabla se exponen algunas características y parámetros que se utilizan para diferenciar unas cámaras de otras. • Resolución: La resolución puede darse de dos formas distintas o Megapíxel: Consiste en el número de píxel total de que dispone la cámara o, mejor dicho, el CCD de la cámara. Sería el resultado de multiplicar los píxel horizontales por los verticales del CCD. Esta es la forma más usual actualmente de indicar la resolución de una cámara y los valores actuales están entre los 1, 3 MPíxel (cámaras de baja gama) y más de 5MPixel para cámaras de gama alta. o Resolución Horizontal y resolución Vertical: Número de puntos horizontales y número de puntos verticales del CCD.

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La resolución de la cámara debe adaptarse a la utilidad que se la vaya a dar, grandes resoluciones crean archivos grandes y eso lo debemos tener en cuenta para su posterior tratamiento y almacenamiento, aunque actualmente con los ordenadores modernos y los sistemas de compresión de archivos no es un gran problema. Para la utilización en Internet (por ejemplo para enviar por correo electrónico, o diseño de páginas web), la resolución de 640x480 es más que buena y esto supone una resolución inferior a los 1,3 MPíxel. Estas imágenes se verán bien en la pantalla y no ocupará mucho espacio en el disco. Por el contrario, si se desea imprimir en papel o ampliar detalles, deberemos utilizar resoluciones mayores. Las resoluciones profesionales son del orden de 2036x3060 píxel o lo que es lo mismo, superiores a 5 MPíxel. Relación de aspecto: Otro punto que se debe tener en cuenta es la relación de aspecto de los sensores de imagen, que determinará las proporciones de la fotografía final. Suelen estar entre 1:1 (imagen cuadrada) y 1,5:1. Actualmente es también muy utilizada la relación de aspecto de los televisores, es decir, 4:3, o lo que es lo mismo, 1:1,33, ya que la mayoría de las imágenes se crean para ser vistas en el monitor de un ordenador o en un televisor. Algunas relaciones de aspectos estándar son las siguientes:

Papel fotográfico 4 x 6 pulgadas o 10 x 15 cm: 1,5

Papel fotográfico 8x10 pulgadas o 20 x 25 cm: 1,25

Pantalla del monitor: 1,33

Película de 35mm: 1,5

Para calcular la relación de aspecto de la cámara hay que dividir el número de píxel mayor por el menor. Por ejemplo: para una resolución de 1536 x 1024 hay que dividir 1536 entre 1024 lo que da 1,5.

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Profundidad de color: Al igual que ocurría con los escáneres la profundidad de color determina el número de colores que se pueden representar. En general todas pueden grabar a 24 bits o color verdadero, aunque en la gama alta trabajan hasta con 36 bits.

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Sensibilidad: En general, cuanto menor sea la iluminación de la escena más ruido se introducirá en la imagen, deteriorando la calidad. La sensibilidad indica la capacidad de tomar fotografías con bajos niveles de luz en la escena.

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Calidad de imagen: Dado que generalmente se utilizan sistemas de compresión de datos en formato JPG la calidad de imagen no solo depende de las características intrínsecas del sensor de imagen, sino también del factor de compresión. El formato JPG admite el control de la compresión utilizada de forma que compresiones mayores conllevan peor calidad, pero más cantidad de fotos almacenadas.

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Óptica utilizada: Influye notablemente en la calidad de las imágenes captadas y, por su puesto, en el precio de la cámara.

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Factor de Zoom óptico: Se denomina así, al factor de amplificación generado directamente por la óptica de la cámara. En las cámaras profesionales, en lugar de factor de zoom se habla de “mm” de la lente. Si la cámara no utiliza zoom óptico, es de suponer que sea de gama baja o muy baja y, por tanto, de baja calidad de imagen. Las cámaras que no disponen de zoom óptico, suelen utilizar una lente de 35 a 37 mm. Las cámaras que tienen un zoom x3 utilizan lentes 35105 mm y las que utilizan un zoom x12 llevan un objetivo 35-420 mm aproximadamente.

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Factor de Zoom digital: No debemos confundirlo con el óptico ya que en este caso, el zoom se realiza por medios digitales, perdiendo por tanto resolución de imagen. Por ejemplo, un zoom x2 digital, implica una disminución de la resolución de la imagen en ese mismo factor, es decir, :2 (entre dos). No es un factor a tener en cuenta en la calidad de la máquina, ya que este efecto de zoom digital lo puede realizar cualquier ordenador durante el tratamiento de la imagen y con muchísima más calidad. Por tanto, lo importante es que la cámara disponga de un buen zoom óptico y, en definitiva, de una buena óptica.

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Toma de fotografías continúa: Actualmente, la mayoría de las cámaras disponen de la posibilidad de tomar fotografías continuas que permitirán

después crea películas cortas para visualizar en un monitor o en una página WEB. En este caso, lo importante sería el número de fotogramas que es capaz de tomar por segundo, como ya se ha comentado varias veces, para que la calidad sea buena, deberá ser de más de 25 imágenes por segundo. Por otra parte, en la mayoría de las cámaras, la resolución de las tomas animadas se reduce sustancialmente, por lo que también es importante tener en cuenta la resolución con que se capturan los vídeos. Para obtener una buena visualización en un televisor, la resolución de captura deberá ser superior a 400x300 puntos.

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Exposiciones múltiples: La mayorías de las cámaras avanzan automáticamente al siguiente fotograma después del disparo de una fotografía, pero algunas permiten múltiples exposiciones para superponer impresiones en una misma imagen.

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Indicador de Día/hora: Permiten grabar en la imagen el día y hora a la que fue tomada.

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Grabador de sonido: Algunas cámaras incorporan micrófonos para permitir grabar comentarios junto con las imágenes.

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Modos de imagen o efectos: Algunas cámaras permiten tomar fotografías en blanco/negro y en tonos sepia.

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Posibilidad de intercambiar objetivos: Las cámaras de gama alta permiten el intercambio de objetivos, lo que las dota de mayor versatilidad.

Ilustración 11.10 Objetivo intercambiable Canon EFS 18-55 mm.

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Visor digital o monitor: La mayoría de las cámaras digitales, incluyen, a parte del visor tradicional óptico, de un monitor digital de entre 1,5 y 2, 5 pulgadas en color, que normalmente suele ser del tipo TFT.

Ilustración 11.11 Vista posterior de la cámara digital Canon EOS 400 D.

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Visor réflex: Aunque la mayoría de las cámaras digitales incorporan el monitor digital, las cámaras profesionales siguen disponiendo de un visor óptico réflex que permite ver con exactitud la imagen que entra directamente por el objetivo, pudiéndose en este caso realizar ajustes de enfoque mucho más precisos. Los visores réflex permiten también realizar fotos en ambientes con mucha luz, donde el visor digital apenas si se ve.

Ilustración 11.12 Vista interior de la Cámara digital Canon EOS 400D.

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Estabilizador de imagen: Al igual que sucede en las cámaras de vídeo, las cámaras fotográficas de gama alta también incorporan un estabilizador de imagen que permite realizar fotografías en condiciones de inestabilidad, como las sufridas desde un avión, el interior de un automóvil, etc. En este caso, se habla de resolución total y resolución efectiva, siendo esta última la que se utiliza cuando el estabilizador de imagen está habilitado.

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Controles de exposición: En la mayoría de las cámaras de gama baja, no se permite controlar la velocidad de obturación ni el diafragma del objetivo, lo que hace imposible realizar fotos artísticas y a contraluz. En las cámaras profesionales o de gama alta sí se permite alternar entre el modo

automático y el manual, en el que encontraremos la posibilidad de modificar estos parámetros.

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Medición de entrada de luz: Imprescindible en modo manual para realizar una buena fotografía artística. Consiste en incorporar a la cámara de un sensor de luz que nos indica la intensidad luminosa que entra por el objetivo.

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Flash: La mayoría de las cámaras digitales incorporan un Flash de baja potencia que es útil en ambientes oscuros y cerrados de no mucho volumen, como una habitación o una sala pequeña, pero que no es útil en espacios abiertos con poca luminosidad. Las cámaras profesionales incluyen también un conector para incorporar un Flash externo.

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Conectividad: Las entradas y salidas más importantes de que debe disponer una cámara digital son: o Conexión USB para conectar al ordenador y poder extraer las imágenes grabadas. o Conexión A/V que permite conectar directamente la cámara a un televisor o video para visualizar o grabar las imágenes. o Control remoto: Permite realizar fotografías a distancia y visualizarlas

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Almacenamiento: la mayoría de las cámaras utilizan para almacenar las imágenes las memorias tipo Flash SD y MMC card, aunque también se pueden encontrar cámaras con otros tipos de tarjetas que se comentarás más adelante.

Ilustración 11.13 Distintas partes de una cámara digital.

11.2.3 Funcionamiento. La parte óptica que incluye la lente es exactamente igual que la de una cámara fotográfica convencional de película, pero los rayos de luz, una vez concentrados, incidirán en un sensor de imagen denominado CCD (Charge Coupled Device) en lugar del clásico negativo. El sensor de imagen convierte la luz recibida en señales eléctricas que enviará a un ADC (Analogic to Digital Converter) para convertirlas en señales digitales que se almacenarán en un soporte informático (memoria, disco, etc). El sensor de imagen o CCD suele tener tamaños inferiores a los de un negativo; por esta razón, las distancias focales de las lentes utilizadas suelen ser menores que en las cámaras convencionales. Además de los elementos indicados, la cámara incorpora un microprocesador semejante al del ordenador que realizará todos los cálculos y operaciones necesarias para ver la imagen en la pantalla LCD o TFT, capturar la imagen, filtrar, comprimir, almacenar y transferir la imagen. Algunas cámaras (sobre todo de la gama alta/profesional) se manejan exactamente igual que las cámaras convencionales, controlando la distancia focal o el tiempo de exposición. En las cámaras de la gama baja, todo suele ser automático, aunque normalmente nos permitirán el ajuste del zoom o del macro si lo incorporan. Pueden incorporar una pantalla LCD o TFT para ver (monitorizar) la imagen que se va a fotografiar o pueden ser “réflex” en cuyo caso la visión de la imagen se realiza por una ventana (visor) como en las cámaras “réflex” convencionales. Las pantallas LCD consumen mucha energía, gastando rápidamente la batería, en cualquier caso conviene que la cámara tenga un dispositivo de apagado de la pantalla LCD para aumentar la autonomía (duración de las baterías) de la cámara.

Ilustración 11.14 Cámara digital Canon EOS 400D.

Para almacenar las fotos utilizan un sistema de compresión de datos, lo que hará que ocupen menos espacio de almacenamiento. Dicho formato suele ser el JPG. Esta compresión implica una pérdida de datos que redunda en la calidad final de la fotografía. Las cámaras profesionales, para no perder calidad suelen almacenar las imágenes con algoritmos de compresión sin pérdida de datos. Pueden utilizar distinto tipos de soporte para el almacenamiento: memorias tipo Flash, discos duros miniatura, disquetes de 3 ½ “ y CDROM o DVD. La transferencia de datos a un ordenador se realiza a través del cable de conexión adecuada (Suele ser conexión serie, paralelo, a través de un disco duro PC Card y el puerto USB).

11.2.4 Sensores de Imagen. Hasta hace poco sólo se utilizaban los CCD (Charge Coupled Device) como sensores de imagen. Sin embargo, recientemente han aparecido los sensores CMOS. Ambos recogen en forma de píxel la luz que llega a su superficie. Su diferencia reside en la forma de fabricación.

Ilustración 11.15. Sensor CCD (Charge Coupled Device).

El sensor de imagen puede ser de varios tipos: Los hay que trabajan en modo entrelazado explorando primero las líneas impares y luego las pares. Otros realizan la exploración punto a punto, uno a continuación, de otro de forma ordenada y secuencial. Por su proceso de fabricación el sensor puede ser de dos tipos: CCD y CMOS. Los segundos son más baratos pero tienen peor calidad y por eso se han utilizado en cámaras de la gama baja, pero es de esperar que en el futuro, con el avance tecnológico, se obtengan calidades semejantes con una disminución drástica en el precio. Los sensores se suelen llamar CCD de forma genérica. Permiten realizar ajustes previos de acuerdo a la luz ambiental, como el conocido ajuste de blanco de las cámaras de vídeo. Estos sensores constan de una superficie sensible a la luz en la que se han implementad o millones de tríadas de

fototransistores (sensibles a los colores básicos RGB) que capturan la luz de cada píxel de una imagen. Cuando se presiona el botón de disparo (obturador), la lente guía los rayos de luz que incidirán en cada uno de los fototransistores del CCD, que serán convertidos a señales eléctricas. Estas señales eléctricas, después de ser convertidas en señales digitales, se guardarán de forma ordenada para poder reconstruir la imagen original, posteriormente, bastará simplemente con componer los puntos de la imagen en el orden adecuado en el dispositivo periférico de salida utilizado. Los fototransistores sólo pueden capturar la cantidad de brillo que les llega y no son capaces de diferenciar los colores. En realidad pueden obtener la información de brillo entre los valores 0 y 255 para una profundidad de color de 24bits (serán 8 bits por cada fototransistor de cada color, se utilizan 3 fototransistores para determinar el color de un punto), este número aumentará para mayores valores de profundidad de color (hasta 36 bits). Para crear los colores de una imagen se utilizan los tres colores básicos (Rojo Verde y Azul). Se usan filtros de estos tres colores fundamentales integrados en los fototransistores y se determina para cada píxel la componente de cada color que forma el color original. Al utilizar los filtros, los sensores individuales determinan realmente la cantidad de luz que pasa por cada filtro mientras que los otros colores quedan bloqueados.

Ilustración 11.16. Detalles internos de una Cámara Canon EOS.

11.2.5 Tipos de cámaras digitales. En general las cámaras pueden clasificarse por la resolución de la imagen, por sus características y, por supuesto, por su precio. • Cámaras del tipo apunta y dispara: Pertenecen a la gama baja y son las más baratas. Puede que no sean muy buenas, pero se llevan fácilmente en el bolsillo y pueden tomar una imagen en cualquier sitio. Son fáciles de manejar y llevan pocos controles, porque lo hacen todo de forma automática. También son muy utilizadas como WebCam y actualmente se integran en los teléfonos móviles, en las PDA y en los dispositivos PALM.

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Cámaras Multi-Mega píxel: Corresponden a la gama media. En esta clasificación entran las cámaras que tienen entre uno y cuatro millones de píxel de resolución y ópticas compactas de hasta 4x. Generalmente esta mejor resolución se acompaña también de características más avanzadas, mejores lentes y más controles.

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Cámaras profesionales: Permiten el control de todos los aspectos fotográficos al usuario, son muy caras, tienen unas resoluciones altísimas, hasta 6 millones de píxel y ópticas muy buenas e intercambiables. También admiten Flash externo.

Ilustración 11.17. Cámara digital profesional con Flash externo.

11.2.6 Almacenamiento de las imágenes. La mayoría de las cámaras actuales utilizan un sistema de almacenamiento recambiable (las antiguas y las integradas en móviles en las PDA y en los dispositivos PALM no tienen esta posibilidad), normalmente tarjetas de memoria Flash. Algunas de gama alta utilizan pequeños discos duros, CDROM o DVD y, algunas antiguas utilizaban el sencillo disco flexible de 3 ½”.

El número de imágenes que se pueden almacenar en una cámara, depende de varios factores: • La capacidad del dispositivo de almacenaje.

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La resolución con que se toman la imágenes.

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La cantidad de compresión utilizada.

11.2.6.1 Tarjetas de memoria Flash. Son tarjetas (circuitos impresos recubiertos de una carcasa de plástico) con chips de memoria “flash RAM” que no necesitan pilas para mantener la información grabada. Tienen un consumo muy pequeño y ocupan poco espacio. Hay gran variedad de formatos para estas tarjetas de memoria, lo que obliga a elegir la adecuada a cada máquina en el momento de adquirirlas, no siendo intercambiables unos por otros. Hasta hace poco seguían el estándar PMCIA utilizado en los ordenadores portátiles. Como consecuencia de la competencia podemos encontrar una variedad de formatos incompatibles: • PC Cards: Cuando los ordenadores portátiles comenzaron a ser populares, aparecieron las tarjetas PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association), este nombre fue cambiado posteriormente por PC cards. Tienen un tamaño semejante al de las tarjetas de crédito, aunque existen varios espesores para estos dispositivos; las memoria flash, utilizan los tipo I y tipo II. Estas tarjetas son compatibles ATA, asegurando que pueden trabajar con cualquier dispositivo compatible ATA.

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CompactFlash (CF): Fueron desarrolladas por la firma “SanDisk Corp” y presentadas en 1994. Emulan el funcionamiento de un disco duro, incorporando un interfaz IDE similar al de los discos duros. Sus dimensiones son 36,4mm de ancho por 42,8mm de largo. Es el formato de memoria más utilizado por las cámaras fotográficas digitales de gama alta. Alcanzan capacidades de almacenamiento superiores a los 4 GB. Las CompactFlash de tipo I utilizan un slot de conexión de 3,3mm llamado CF (CompactFlash) y tiene un tamaño de 36,4x42,8x3,3 mm, las de tipo II utilizan un slot de 5mm llamado CFII (CompactFlash II de tipo II), también hay CompactFlash para el bus USB. Los últimos desarrollos de SanDisk han creado memorias de muy alta capacidad, como pueden ser las Ultra CompactFlash, Ultra II CompactFlash, Ultra III CompactFlash o la Extreme III CompactFlash.

Ilustración 11.18. Distintas tarjetas de memoria Compact Flash.

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SmartMedia: Presentadas en 1996. Es el mayor competidor de las memorias CompactFlash. Originalmente se llamaron SSFFDC, que viene a significar tarjeta de disco flexible de estado sólido Su mayor ventaja es su simplicidad; constan únicamente de un chip en una tarjeta y no necesitan, controladores ni circuitería adicional, con lo que se reduce su tamaño y su coste. Utilizan un soporte semi-rígido muy delgado que le confiere mayor elasticidad y las convierte en las más delgadas del mercado. Su tamaño es de 45 x 37 x 0,76 mm.

Ilustración 11.19. Distintas tarjetas de memoria SmartMedia Card.

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MultiMedia Card (MMC): Fueron presentadas en 1997 y constituyen las tarjetas más pequeñas del mercado. Son las que más se han utilizado en las cámaras fotográficas de gama baja y media, aunque actualmente han sido sustituidas prácticamente en su totalidad por las tarjetas SD Card, que en su mayoría son compatibles con las MMC estándar. También son muy utilizadas en los dispositivos PDA y PALM. Se fabrica con capacidades de más de 2 GB y pueden alcanzar velocidades de transferencia de datos superiores a los 8MB/seg en sus versiones más modernas, aunque su velocidad estándar es del orden de 1MB/seg. Actualmente se fabrican en tres formatos distintos: MultiMedia Cardplus (MMCplus) más rápidas que las MMC estándar y tamaño 32x24x1,4 mm, Tarjetas MultiMedia Card (RS-MMC), de tamaño reducido

y Multimedia Cardmobile (MMCmobile), también conocida como DV RSMMC.

Ilustración 11.20. Memorias MMC: A) MM-PLUS B) RS-MMC C) DV RS-MMC.

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Secure Digital Card (SD Card): Este tipo de tarjetas fue presentado en 2001, están basadas en el diseño original de las MMC pudiéndose considerar como segunda generación de tarjetas con mejoras sustanciales sobre las MMC. El principal avance sobre las MMC es la incorporación de un sistema de protección criptográfica de datos, y un aumento sustancial de la velocidad de transferencia de datos cuatro veces superior. Su forma y tamaño también son similares a los de las tarjetas MMC, aunque algo más gruesas: 32x24x2,1 mm.

Ilustración 11.21. Memorias Secure Digital Card (SD Card) de distintas capacidades. A la derecha, tarjeta mini SD.

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Actualmente se fabrican con capacidades superiores a 2 GB y velocidades de transferencia de 8MB/seg, aunque su velocidad típica es del orden de 4MB/seg. También se fabrica una versión de dimensiones reducidas denominada mini SD de 21,5x20x1,4. MemorySticks: Esta memoria la ha desarrollado Sony. Las hay de capacidades superiores a los 4 GB y la máxima teórica es de 32 GB. Es la memoria utilizada por todas las cámaras de Sony, tanto digitales como de vídeo. Permite la grabación de contenidos multimedia como música, imágenes y vídeos, así como, datos de ordenador. Se presenta en dos tamaños diferentes de 50x21,5x2,8 mm y 30x20x1,6 mm. denominada DUO. Permite la transferencia de datos a una velocidad máxima teórica de 160 Mbits/seg o lo que es lo mismo, 20 MBytes/seg, muy superior al resto de memorias flash anteriores.

Ilustración 11.22. Memorias MemoryStick de distintas capacidades y formatos. Detalle del interruptor de bloqueo de grabación.

Incluye también un sistema de bloqueo que impide la grabación de datos o borrado de datos de forma involuntaria. • Tarjeta XD-Picture Card: Este tipo de tarjetas fue presentado al mercado en 2002 en su versión estándar y en 2005 en su versión “M”. Es una de las tarjetas más pequeñas del mercado con un tamaño de 20x25x 1,7 mm y una capacidad de hasta 8GB en la versión “M”. Creada específicamente para ser utilizada en cámaras digitales, ha sido adoptada por marcas tan importantes como Olympus o Fujifilm en sus cámaras de diseño más pequeño.

Ilustración 11.23. Memorias XD-Picture Card de distintas capacidades y formatos

Cada uno de estos formatos está siendo utilizado en la actualidad por varias compañías fabricantes de cámaras. 11.2.6.2 Discos magnéticos.

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Floppy disk (discos flexibles): Uno de los dispositivos más antiguos para el almacenamiento de imágenes es el disco flexible de 3 ½” iguales a los que se pueden encontrar en cualquier ordenador. Su mayor atractivo fue su

simplicidad, ya que los demás dispositivos necesitaban hardware y software especial para su conexión con el ordenador.

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Hard disk (disco duro): Una de las desventajas de las memorias flash es su limitada capacidad de almacenamiento. Actualmente se pueden encontrar capacidades superiores a 5GB en microdiscos duros en formato PC card con tamaños semejantes a los de las memoria flash. Primeramente aparecieron en las cámaras más caras, pero poco a poco van apareciendo en cámaras más baratas.

Ilustración 11.24. Unidad de disco duro DP-PCM2/5GB, PCMCIA Tipo II de 5GB

11.2.7 Transferencia de imágenes al ordenador. Después de tomar las imágenes y almacenarlas en el dispositivo de almacenamiento de la cámara hay que transferirlas al ordenador. Existen varios procedimientos para transmitir imágenes. En algunos casos (cada vez más en las cámaras modernas) con la utilización del puerto USB pueden conectarse al ordenador y realizar la transferencia de imágenes a velocidades muy altas. Algunas cámaras utilizan dispositivos intermedios entre la cámara y el ordenador, como puede ser, un lector de memoria flash. Estos lectores tienen conectores para uno o más tipos de tarjetas de memoria y se conectan al ordenador mediante un cable. Los lectores no tienen conexiones para todos los tipos de tarjetas de memoria, en algunos casos será necesario utilizar un adaptador de tarjetas para el dispositivo de memoria utilizado. Generalmente el dispositivo intermedio además del interfaz de conexión, incluye la posibilidad de borrar el dispositivo de memoria. También pueden encontrarse cámaras con conexión al puerto serie, al puerto paralelo, a un puerto SCSI o al puerto de Infrarrojos, aunque actualmente ya están obsoletos todos estos sistemas, salvo el de infrarrojos que se utiliza mucho en los teléfonos móviles con cámara digital.

Muchas cámaras tienen un conector de salida para vídeo analógico (NTSC o PAL) que puede conectarse a una entrada estándar de vídeo de una televisión o vídeo, las de la gama alta también incluyen salida SVHS. Finalmente, unas pocas cámaras permiten enviar imágenes a través de Internet por vía correo electrónico con una conexión telefónica.

11.2.8 Lentes. Una de las características más importantes de las lentes es su distancia focal, que determina la apertura angular de la lente y se indica en milímetros. La más común es la de 35mm, que está considerada como una distancia corta. Una distancia focal larga puede ser 65mm. Cuando se cambia la distancia focal de la lente observaremos que una distancia focal corta dará un ancho ángulo de visión aumentando la porción de la escena captada y los objetos se harán más pequeños; además aumentará la profundidad de campo. Si utilizamos una lente con una gran distancia focal ocurrirá todo lo contrario, siendo más crítico el enfoque de los objetos al disminuir la profundidad de campo. En general las distancias focales cortas son convenientes para fotografiar interiores, mientras que las distancias focales largas se utilizan para fotografías a más distancia. Las lentes de zoom permiten cambiar la distancia focal de las lentes. El rango focal en las lentes zoom se indica por el orden de magnificación obtenido. Por ejemplo, una lente con un zoom x3 indica que la relación entre la toma de mayor ampliación y la de menor es de 3. Existen dos variedades: zoom ópticos, y zoom digitales. Los zoom ópticos se consiguen variando la distancia focal. Los zoom digitales funcionan por interpolación de píxel calculados para aumentar una porción de la imagen que se ha recibido en una zona del sensor óptico. Muchas cámaras digitales también poseen el modo macro. En este modo se pueden realizar fotografías a objetos muy pequeños. Las lentes pueden ser de cristal o de plástico, y se suelen considerar mejores y más resistentes las de cristal, aunque, como en todo, hay calidades. La mejor elección es confiar en la calidad de las lentes de una marca con una larga tradición en su fabricación como Nikon, Cannon, u Olympus.

11.2.9 Accesorios. Algunos de los accesorios que suelen incorporar las cámaras son los siguientes: • Flash: La potencia de un flash determinará el rango de utilización del mismo. Cuanto más potente es el flash más distancia y más oscuridad admitirá la fotografía. En las cámaras automáticas, el flash se dispara automáticamente, pero en las cámaras más sofisticadas se pueden elegir

varios modos para crear diferentes efectos: auto modo, reducción del rojo de los ojos, forzado y modo desactivado.

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Baterías: Las baterías se miden por el voltaje y los miliamperios hora (mAH). Cuanto mayor es el valor de los mAH mayor será la duración operativa de una carga de la batería. Para tener una idea de la duración de una batería veamos algunos resultados aproximativos: una batería de 1300 mAH toma entre 125 y 145 fotos, una de 1500 mAH toma entre 145 y 165 y unas pilas alcalinas capturan unas 25 fotos. La duración de las baterías está entre 400 y 700 recargas o, en parámetros de tiempo, duran uno o dos años. Recuerda que las baterías están compuestas por mercurio y cadmio que son muy contaminantes para el medio ambiente; por esta razón, es muy importante que lleves las baterías viejas a un punto limpio de tu ciudad donde reciclarán estos materiales tóxicos con un perjuicio mínimo para el medio ambiente. Debemos tener en cuenta que las baterías de niquelcadmio (Ni-Cd) tienen un efecto denominado memoria, que implica que si lo cargamos, sin haber consumido previamente toda su carga, ésta no se producirá en su totalidad, agotándose antes la batería. Actualmente también se están comercializando baterías de iones de Litio (Lithium Ion), que no tienen efecto memoria, por lo que se pueden cargar aunque estén a media carga. Las baterías de niquel- hidruro metálico (Ni-MH) tampoco tienen el efecto memoria y admiten mayor potencia que las de Ni-Cd.

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Cargadores de baterías: Las baterías de NiCd deben descargarse completamente antes de recargarse. Los cargadores buenos deben tener un sistema para descargar completamente las baterías antes de iniciar la carga. Muchos problemas vienen de la suciedad de los contactos en las baterías; por esta razón, periódicamente conviene limpiar con un algodón y alcohol los contactos de la baterías, del cargador y del porta baterías en la cámara. Cuando no se utilice por un largo periodo de tiempo la cámara, conviene retirar las baterías y la memoria flash.

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Trípode: Necesario en operaciones con bajo nivel de luz, porque obligará a tiempos de exposición grandes, durante los cuales la cámara debe permanecer inmóvil para poder realizar la fotografía sin que aparezca la imagen “movida”.

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Mando de control remoto: Para disparar la cámara a distancia.

•

Programas: Es necesario para transferir la imagen al ordenador, para editar las imágenes, para ensamblar las imágenes en un efecto panorámico, para crear un álbum fotográfico, para imprimir las imágenes. Igual que el caso de los escáneres, conviene que incorpore un driver TWAIN para asegurar la compatibilidad con cualquier aplicación TWAIN (para más información ver el apartado sobre el escáner).

11.2.10

Ejemplo práctico.

A continuación se expone como suelen ser las fichas técnicas del fabricante para estas cámaras. Característica Resolución. Almacenamiento

Descripción Número máximo de puntos que admite una digitalización. Se trata de módulos de memoria extraíbles y reutilizables. Sustituye al negativo en una cámara convencional.

Objetivo

Al igual que en una cámara convencional, una buena calidad de imagen pasa por una buena óptica, esta óptica ofrecerá diversas funciones como zoom y enfoque, dependiendo del modelo.

Pantalla.

Tipo de transductor que convertirá los puntos de luz en señales eléctricas.

Flash.

Salida de vídeo. Profundidad de sensor.

color

Formato de imagen. Temporizador.

Número de fotografías.

Ejemplo 1152x1864 píxeles. Memoria extraíble CompactFlash. Incluida una tarjeta de 4 MB que almacena de 6 a 36 imágenes dependiendo del modo de la toma. Enfoque manual y automático con macro. Gama de apertura: F/2,8 (ancho)-8,0. Largura focal: 43 mm (equivalente a macro). Gama focal: normal: macro: 10 cm 1m. zoom digital 2x en modo VGA Normal: 50 cm - infinito Enfoque automático con macro; cuatro posiciones de enfoque manual: (1M, 2M, 5M, infinito). LCD 1,8" color, alta resolución.

para flash Fuente de luz para fotografiar Sincronización en lugares demasiado externo. 4 modos de flash: Automático, relleno, reducción oscuros. o eliminación de ojos rojos y desactivado. Formatos de salida de vídeo. NTSC o PAL. del Nº de Bits utilizados para 30 bits. almacenar los colores de un punto. Formato en que se guardará JPG. la imagen en el disco. segundos de auto Utilizado para tomar fotos 10 retardadas, para que el temporizador. fotógrafo tenga tiempo de ponerse dentro del fotograma. En una tarjeta de memoria. En 6 - 36 imágenes dependiendo general dependerá de los del modo de captura: modos de tomas que tenga P-Genie 6 disponibles la cámara.

Alta 12 Texto 30 Media (XGA) 16 Baja (VGA) – 36 Montaje estándar en trípode.

Adaptador para trípode. Contenido de la caja.

Descripción de los accesorios -Cámara digital ePhoto CL30. que se incluyen con la -Tarjeta de memoria cámara. CompactFlash 4 MB (6 - 36 imágenes). -4 pilas alcalinas. -Estuche flexible. -Software Agfa PhotoWise con tecnología PhotoGenie para realzar imágenes digitales. -Controlador TWAIN para PC. -Cable serie para PC; cable adaptador para Mac. Cable USB. -Cable para salida TV A/V. -Manual en formato impreso y electrónico (pdf). Igual que en las cámaras 1/30 - 1/700 segundos. convencionales. Conexión al ordenador y a Cable serie para PC (incluido). otros periféricos. Cable USB para Windows 98, iMac y otros sistemas USB. Cable serie adaptador para Macintosh (incluido). Cable Vídeo para TV (PAL y NTSC). 80,3 mm alto x 127,5 mm ancho x 37 mm fondo.

Velocidad del obturador. Interfaz.

Dimensiones. Peso. Software incluido.

Accesorios incluidos).

opcionales

Requisitos hardware PC.

(no

265 g (sin pilas). Software Agfa PhotoWise con tecnología PhotoGenie (para Mac y Windows 95, NT o mayor; controlador TWAIN para PC). Adaptador CA y estuche flexible; Kit Memoria (8 MB SSFDC, baterías NiMH); Paquete de cables; Software Agfa PhotoWise; Baterías 4x NiMH; Tarjeta adaptadora PCMCIA; Adaptador Floppy FlashPath. - 50 MB de espacio disponible en disco duro. - Monitor VGA con al menos

216 colores. - Microsoft Windows 95, 98 o NT. - Procesador Pentium o superior. - Puerto RS-232 9 o USB. - CD-ROM 2x o superior. Requisitos MACINTOSH.

hardware

-System 7.5.3 o superior. -Procesador Power PC. -MODEM o puerto USB.

Tabla 11-1. Características de una cámara digital comercial.

12 Módem. 12.1 Funcionamiento El módem (abreviatura de modulador demodulador) es un dispositivo que conecta el ordenador a través de la línea telefónica con otros ordenadores que también dispongan de módem. Su misión es enviar datos de forma bidireccional, permitiendo la comunicación de los ordenadores en ambos sentidos.

Ilustración 12.1. Módem Interno.

Los módems antiguos debían alternarse para la comunicación, de forma que no podían enviar y recibir datos simultáneamente; a esta técnica se la denomina Half-Duplex y resultaba poco eficiente. Los módem modernos pueden enviar y recibir datos simultáneamente; a esta técnica se la denomina Full-Duplex y permite un sensible aumento en las velocidades de transferencia de datos. La línea telefónica inicialmente no estaba pensada para trabajar con módem. Se trata de una línea de transmisión de sonidos con un ancho de banda de unos 4khz que permite enviar conversaciones de una calidad aceptable. Cuando aparecieron los ordenadores y se propuso la utilización de la línea telefónica fue necesaria la conversión de los dígitos binarios en sonidos que pudieran ser transportados por la línea telefónica, de forma que al “0” lógico se le asigno una frecuencia y al “1” lógico se le asigno otra diferente. De esta forma el módem convierte las señales digitales, que provienen del ordenador, en señales analógicas, con forma de sonidos, que se envían por la línea telefónica y, al otro extremo de la línea, otro módem convertirá los sonidos recibidos en señales digitales, restaurado la información original para que la reciba el segundo ordenador. Ninguno de los módems actuales trabaja con este tipo de modulación, que se denomina AM. Los módems actuales

trabajan mediante modulación de fase diferencial (DPSK), enviando en cada fase una cantidad de bits, según las posibles fases que sea capaz de generar y detectar el módem. Otra imposición de línea telefónica es la transmisión serie de los datos, lo que implica, que además de enviar los bits con la información se envían otros bits necesarios para la sincronización, detección de errores, etc. Al conjunto de normas que regulan todos los aspectos necesarios para que la transmisión entre dos módem pueda realizarse se denomina protocolo, pero normalmente se le llama norma. Con la evolución de la tecnología, las normas han ido evolucionando para adaptarse a las nuevas posibilidades que ofrecía la tecnología. Para que dos módem puedan funcionar conjuntamente tienen que soportar la misma norma. Entre las normas para módems que más se han utilizado se encuentran: V22, V34 y V90. Los circuitos electrónicos que incorporan los módem son programables. Esto tiene la ventaja de que se puede modificar fácilmente su funcionamiento mediante el software adecuado. El lenguaje de programación más extendido es el llamado código Hayes. La mayoría de los módem son compatibles Hayes. Los ordenadores, como ya se ha visto, manejan normalmente conjuntos de bits en paralelo, tanto para las operaciones de lectura como las de escritura, formando los bytes de datos. Estos conjuntos de bytes viajan normalmente por líneas de datos paralelos a través de los buses y puertos del ordenador; pero no siempre es así, los puertos serie COM envían el flujo de datos bit a bit por una única línea de transmisión. Existe un circuito electrónico (chip) especializado llamado UART (Transmisor/Receptor Asíncrono Universal) que se encarga de recoger los bytes y transmitirlos, bit a bit, por estos puertos. También realizan la tarea inversa: reciben la información bit a bit y la convierten en bytes para entregárselas al sistema. Algunos modelos de UART son, por ejemplo: la 8250, la 16450, la 16550 y la 16650. Cualquier ordenador moderno incorpora un chip 16550 o superior en la propia placa base. Los módem actuales incorporan también la posibilidad de enviar y recibir faxes o convertir nuestro ordenador en auténticas centralitas telefónicas con contestador automático o buzones de voz para varios usuarios. Para implementar estas funciones el módem incorpora los discos de instalación con el software necesario.

12.2 Características de un módem. 12.2.1 Velocidad. La velocidad de un módem se puede definir por la cantidad de bits que se transmiten en un segundo, bit/s (bps). Algunas veces, se utiliza el término

baudios para indicar este parámetro, pero su utilización es incorrecta porque se trata de la frecuencia de la portadora, que en el caso de la línea RTC, no puede ser superior a 4KHz. La velocidad de los módem antiguos era de 300 bps; esta velocidad ha ido evolucionando hasta las tasas actuales, en las que tenemos velocidades de 28,8 kbps, 33,6Kbps, 56Kbps, ó 128Kbps. Cuando se inicia la conexión entre dos módem, lo primero que tienen que hacer es ponerse de acuerdo en la velocidad, protocolo y características que se utilizarán durante la conexión. La conexión entre un módem de 56Kbps y otro de 33,6Kbps se realizará a la velocidad del módem más lento.

12.2.2 Normas ITU. Los protocolos o conjuntos de normas que permiten determinar la velocidad en la transmisión de datos están definidas por la ITU (Unión Internacional de Telecomunicaciones) y definen los procedimientos (normas) comunes que aseguren la comunicación entre dos módems de fabricantes diferentes. El protocolo V.34 permite trabajar a 28.800 bps. El V34+ trabaja con velocidades de 33,6Kbps, y la V90 trabaja a 56Kbps y es la norma más utilizada para módem convencionales analógicos. Los módem incorporan una BIOS interna propia que contiene las rutinas y programas de los diferentes protocolos que soporta. Algunos módem tienen la posibilidad de actualizar esta BIOS denominada Flash ROM que permite la actualización de dichas rutinas y programas por software.

12.2.3 “Plug and Play”. Los módems modernos soportan la especificación Plug and Play (pinchar y funcionar), que permite instalarlos en Windows 95/98/Me/2000/Xp de forma automática, esta característica hará que durante la instalación se utilice una interrupción libre y un puerto de comunicaciones COM y las direcciones libres de forma automática, para que no surjan conflictos entre dispositivos. Si el módem no es Plug and Play como ocurría con los modelos antiguos, o si la instalación automática no se ha realizado con éxito, el usuario tendrá que configurar a mano el puerto serie, asignando la dirección de E/S, puerto de comunicaciones COM, y la línea IRQ que se utilizará.

12.3 Tipos de módem •

Externo: Los módem externos consisten en una caja en la cual se ha introducido la circuitería, que es muy semejante a la de una tarjeta módem interna. Necesitan un cable serie para la conexión al puerto COM del ordenador, una fuente de alimentación externa, que junto a la carcasa incrementan sensiblemente el precio de este tipo de módem. Por el

contrario, ahorran un slot de expansión (que no utilizará) y en general será más sencillo de instalar.

Ilustración 12.2. Módem externo

La eficacia de los módem externos está limitada por la UART del ordenador que gobierna el puerto serie al que está conectado; de esta forma, una placa base con una UART antigua inferior a la 16550 difícilmente conseguirá velocidades de transmisión superiores a 19000 baudios, por muy bueno que sea el módem externo. • Interno: Los módem internos consisten en una tarjeta que se insertará en un slot ISA o PCI. Son sensiblemente más baratos al ahorrarse la carcasa y la fuente exterior. En general son más complicados de instalar, aunque en la actualidad todos son Plug and Play, y no se pueden apagar independientemente del ordenador.

Ilustración 12.3. Módems Internos.

•

Los módem internos no utilizan la UART del ordenador, incorporando su propia UART que será la que proporcione las verdaderas prestaciones al módem. Analógico: Los módem analógicos utilizan la línea RTC (red telefónica conmutada) habitual en los domicilios particulares. Para su funcionamiento incorporan un circuito conversor analógico digital que convertirá los datos digitales del ordenador en señales analógicas apropiadas para este tipo de líneas.

•

Digital. Los módem digitales utilizan la línea RDSI (Red de Servicios Integrados).

La red RDSI de telefónica incorpora dos canales de audio/datos de 64Kbits/s cada uno, pudiendo llegar, con la combinación de ambos canales, hasta un máximo de 128K. Estos módems (realmente no son módems, puesto que no modulan y demodulan la señal) tienen precios muy superiores a los analógicos. Las RDSI están prácticamente libres de errores, mientras que en las líneas RTC el porcentaje de errores es muy alto, lo que ralentiza mucho la comunicación al tener que reenviar muchas veces un mismo paquete de información para que llegue al otro ordenador. • Módem PC-Card o PMCIA 2.0: Se trata de un módem con el tamaño de una tarjeta de crédito. Es utilizado en los ordenadores portátiles.

•

Módem RPI: Utilizan un ChipSet especial de ROCKWELL, que no permite la compresión de datos ni la corrección de errores, así que estas características hay que instalarlas por software.

•

WINmódem: Se caracterizan por funcionar solamente en entorno Windows. Su mayor ventaja es la posibilidad de actualización por software a los nuevos protocolos.

•

Módem USB: Son los que están preparados para conectarse a un puerto USB. Este puerto serie permite velocidades superiores a 12 Mbit/s, muy superior a las ofrecidas por los puertos COM 115Kbit/s.

•

Módem ADSL. Necesita que el módem al otro lado de la línea también sea ADSL. Es una tecnología de módem que transforma las líneas telefónicas o el par de cobre de abonado en líneas de alta velocidad.

Ilustración 12.4. Módem ADSL con conexión USB.

•

Módem cable: Utilizado en las instalaciones de cable de fibra óptica permiten el servicio de Internet a alta velocidad y bajo coste. Utilizando las líneas de TV por cable. La conexión puede ser por medio de tarjetas tipo Ethernet o a través del puerto USB que ofrecen las características de velocidad adecuada.

Ilustración 12.5. Módem cable.

12.4 Conexión de un módem al ordenador. 1. Si el módem es interno se insertará en un slot de expansión adecuado (ISA o PCI). Para realizar esta operación se tomarán las medidas de precaución habituales como desconectar el ordenador de la red eléctrica y descargar la electricidad estática del cuerpo. Una vez insertado, se comprobará que no se ha movido ningún elemento del ordenador durante la operación y se cerrará la caja. 2. Si el módem es externo se conectará al puerto serie del ordenador mediante un cable serie. Si este cable no viene con el módem habrá que adquirirlo por separado al proveedor. 3. Conectar el cable del teléfono a la clavija del tipo RJ que incorpora el módem para este fin, generalmente se identificará con las siglas “Line IN”. Esta conexión se realiza de igual forma que se haría para la conexión de un teléfono convencional a la línea telefónica. 4. El módem normalmente incorporará otro conector, también del tipo RJ, para la conexión de un teléfono auxiliar, de forma que cuando el ordenador no tiene ocupada la línea, dicho teléfono podrá utilizarse libremente; pero cuando el ordenador utiliza la línea telefónica, el teléfono estará deshabilitado. Generalmente esta clavija se identifica por las siglas “Line OUT” o “TELEF”. Para esta conexión necesitaremos un cable que vendrá en la caja del módem. 5. Conectar el módem externo a la red eléctrica. Si el módem es externo normalmente incorporará una fuente de alimentación para su conexión a la red, aunque también es posible que incorpore dicha fuente en el interior de la caja; en este caso, de la caja saldrá un cable con el enchufe correspondiente de conexión a la red eléctrica.

Con estas operaciones habremos realizado la conexión física del módem al ordenador. A continuación configuraremos el módem para que funcione correctamente. Importante: Además de las medidas de seguridad habituales tenemos que tener presente que la línea telefónica está constantemente sometida a una tensión de 50V que puede producir un desagradable efecto en caso de contacto con la piel. Aunque el ordenador esté desconectado de la red siempre hay peligro de una descarga eléctrica en un módem que está conectado a la línea telefónica. Siempre que se vaya a manipular un módem o un ordenador que tiene conectado un módem es conveniente desconectar el módem de la línea telefónica, ya que una derivación de la línea telefónica con cualquier tarjeta del ordenador puede producir una avería en la misma.

12.5 Configuración del módem. Si el módem es Plug and Play se instalará automáticamente en Windows. En la solapa “Administrador de dispositivos” en la ventana “Propiedades del sistema” se puede ver el resultado de la instalación pulsando con el ratón en el símbolo “+” que hay al lado del icono del módem.

Ilustración 12.6 Ilustración 12.7 Ventana de propiedades del Módem: solapa de Recursos.

Veremos que se ha instalado el módem al desplegarse este icono.

Ilustración 12.8

Seleccionando el icono correspondiente al módem y pulsando el botón “Propiedades” de la ventana aparecerá una ventana de propiedades de nuestro módem. Seleccionaremos la solapa “recursos” de esta ventana y veremos los parámetros y estado de la instalación. Observa que en el ejemplo de la figura se ha utilizado la interrupción 5 (ventana “Propiedades”) y las direcciones de E/S del intervalo 02E8 a la 02EF (sistema de numeración Hexadecimal). El cuadro de “Lista de dispositivos en

conflicto” nos informa del éxito de la instalación. En caso de problemas advertirá que hay un conflicto en el sistema que tendremos que reparar de forma manual (asignar direcciones que no estén utilizadas por otros dispositivos) o reinstalar el módem para ver si desaparece dicho conflicto. Estos conflictos son debidos a que más de un dispositivo está utilizando la misma IRQ o las mismas direcciones de E/S. Otra solapa importante en esta ventana es la de “conexión”. Las opciones que ofrece esta ventana son: Bits de datos: Indica la cantidad de bits que se enviarán formando un único dato. Lo habitual en España es la transmisión de 8 bits de datos. Paridad: Esta opción determina si se enviará un bit de paridad al final de los bits de datos para poder Ilustración 12.9 Ventan de propiedades verificar que el dato transmitido es del módem: solapa de Conexión. correcto (mediante la comprobación de la paridad). Las posibilidades de elección de esta opción normalmente son: paridad par (ODD), paridad impar (EVEN), ninguno (NONE), marca (MARK) o espacio (ESPACE). La opción habitual en España es ninguna. Bits de parada: Número de bits que se utilizarán para indicar el fin de la transmisión de un dato. En España habitualmente se utiliza 1 bit de parada. La notación abreviada para la configuración sugerida es 8N1, la N es la abreviatura de paridad None. NOTA: Es imprescindible que los dos módem tengan ajustados exactamente a los mismos valores los tres parámetros anteriores para poder realizar la conexión. Esperar tono de marcado antes de marcar: Esta opción debe utilizarse para evitar que el módem se ponga a marcar nada más coger la línea y antes de que aparezca el tono de marcado, en cuyo caso no se producirá la conexión. En los casos en los que se utilice centralita hay que desactivar esta opción, ya que generalmente deberá marcar un dígito (el cero) antes de que aparezca el tono de marcado. Cancelar la llamada si no se conecta en: Normalmente 60 segundos son suficientes para realizar la conexión; pero si tras varios intentos no consigue la conexión en este tiempo, será necesario aumentarlo.

Desconectarla si está activa más de: Esta opción es muy útil para el caso de estar conectados sin saberlo, ya que cortará la conexión cuando no la utilicemos evitando una factura telefónica desmedida. Ahora hay que pulsar la solapa “Avanzada”. En esta ventana activaremos las opciones “Utilizar control de errores”, “Utilizar control de flujo”, “Comprimir datos” y “Utilizar control de flujo y Hardware” (RTS/CTS). La mayoría de los módem actuales soportan estas características. Básicamente tienen la misión de controlar el flujo de datos para corregir errores y, en su caso, volver a pedir el envío de datos (si no se activa esta opción pueden perderse datos) y realizar la compresión de datos hardware aumentando la eficacia de la transmisión. Si un módem tiene problemas durante la conexión, quizás haya que desactivar estas opciones. El protocolo V.42bis es uno de los que admiten compresión y descompresión de datos en ambos módem.

Ilustración 12.10 Venta de configuración Avanzada del módem.

La opción “Software” (XON/XOFF) no debe activarse. Esta característica se utiliza cuando se conectan dos módem directamente (sin intervención de la línea telefónica) a través de un cable de tipo Nullmódem con las líneas de recepción y de transmisión cruzadas. Por otra parte, si se activa la opción “Anexar al registro”, conseguiremos que todos los sucesos producidos en las transmisiones se graben en un archivo de texto. Este archivo puede verse desde el botón “Ver registro”. En este registro se anotan, por ejemplo, todos los errores que se producen en las transmisiones, así como también quedan registradas las horas, minutos y segundos en que se han producido las transmisiones. Hay utilidades de gestión de tiempo de conexión que utilizan este registro para su funcionamiento. También es muy útil para diagnósticos del funcionamiento del

módem. Es conveniente borrar de vez en cuando este fichero de texto, ya que su tamaño aumenta con cada nueva conexión. Volvamos a la solapa “Conexión” y pulsemos el botón “Configuración del puerto”.

Ilustración 12.11 Venta de configuración Avanzada del puerto del módem.

Esta ventana sólo se activará si se utiliza la UART 16550 u otra compatible. Las UART anteriores no disponían de estos buffer de recepción y transmisión, por lo que la recepción de cada carácter (dato) válido producía una petición de interrupción al sistema, consumiendo recursos y haciendo más lenta la transmisión/recepción de datos. Las siglas “FIFO” son las abreviaturas de First Input First Output, que indican que su funcionamiento sigue un proceso en el que el primer dato en entrar al buffer será el primer dato en salir del buffer. Por último activaremos la solapa “Módem”. En esta solapa se elige el volumen del altavoz y la velocidad de conexión del módem. Normalmente se elegirá el valor superior o dos valores por encima de la máxima velocidad del módem. No conviene activar la opción “Conectar únicamente a esta velocidad” porque puede anular la conexión si no se puede establecer la velocidad durante la conexión.

Ilustración 12.12 Venta de configuración del módem.

Además nos ofrece información sobre el puerto COM que está utilizando el módem.

12.6 Averías. Actualmente todos los módems del mercado son Plug and Play, por lo que la instalación es muy simple, pero siempre puede suceder que nuestro módem no sea tan moderno y tengamos que realizar una instalación manual del driver, la instalación falle y tengamos problemas para su funcionamiento o, simplemente, que el módem haya dejado de funcionar por una avería. A continuación se citan algunos problemas que podemos encontrar con los módems. Windows no detecta el módem: 1. En primer lugar debe comprobarse que el módem está bien conectado. Si es interno comprobaremos que la tarjeta está bien insertada en el slot correspondiente. Si es externo, comprobaremos que está correctamente alimentado y que la conexión al puerto serie RS-232 o al USB es correcta. 2. La siguiente posibilidad es que haya un conflicto entre dispositivos. Comprobaremos, en la ventana “propiedades del módemÎ recursos” si hay conflicto con otros dispositivos. Windows utiliza el símbolo de

admiración en amarillo para indicar que hay un dispositivo con conflictos. Una vez detectados los dispositivos en conflicto deberemos modificar los recursos de uno de ellos para que utilice diferentes valores de IRQ o direcciones de E/S. 3. Si el módem es USB, comprobaremos, en los Dispositivos del sistema, que los concentradores USB están correctamente instalados y funcionan bien. En caso contrario, accederemos a la BIOS del ordenador para habilitar el puerto USB. 4. Si aún no se detecta el módem habrá que proceder a la instalación manual con el asistente “Agregar nuevo hardware” utilizando la opción “No detectar el módem, lo seleccionaré de una lista”. Para probar la comunicación del módem hay que efectuar el diagnóstico desde la solapa diagnósticos de la ventana propiedades del módem. 5. Si no funciona con sus controladores, queda la posibilidad de instalar un controlador para módem compatible Hayes configurándolo a la máxima velocidad permitida por el módem. 6. Para comprobar si el problema es de Windows o de hardware, se realizará una comunicación con el módem desde MSDOS (también se puede probar desde una ventana de MSDOS). Reiniciaremos el equipo en modo MSDOS: echo atdt > com<x> El símbolo <x> representa el puerto de comunicaciones que utiliza el módem. El módem debe responder con un tono de marcado o una señal de comunicación. Para detener el tono de marcado, escribiremos la siguiente línea y presionaremos ENTER:

echo ath0 > com<x> El símbolo <x> representa el puerto de comunicaciones que utiliza el módem. En algunos casos el módem no da ninguna señal de comunicación porque está esperando el número de teléfono, pero debe dar alguna señal de que recibió la información.

7. Puede que el puerto COM no funcione. Para averiguarlo deberemos reiniciar el equipo en modo MSDOS (también se puede probar desde una ventana de MSDOS): Escribe debug en el símbolo del sistema y después pulsa la tecla ENTER. Después aparecerá un guión (-). En el guión, escribe d40:0 y presiona ENTER. Aparecerá una lista de datos de la BIOS. Observa la tabla de datos en la pantalla. La primera fila debe mostrar algo parecido a lo siguiente: 0040:0000 F8 03 F8 02 E8 03 00 00-78 03 00 00 00 00 00 00 Todos los valores que hay a la izquierda del guión corresponden a puertos COM y todos los valores que hay a la derecha corresponden a puertos LPT. Este ejemplo muestra que el equipo tiene COM1 en la dirección 03F8 (se enumera en orden de byte inverso), COM2 en 02F8 y COM3 en 03E8. No se encuentra COM4; por tanto, se muestra 0000 a la izquierda del guión.

Para abandonar el programa Debug deberemos escribir quit detrás del guión y pulsar Enter. No debe utilizarse el módem en el COM3 si el ratón u otro dispositivo están utilizando el COM1, ya que ambos puertos utilizan habitualmente la interrupción 4 para su funcionamiento. Lo mismo ocurre con los puertos COM2 y COM4. En caso de tormentas eléctricas es fácil que se dañe el módem, por culpa de una chispa eléctrica inducida en la línea telefónica, provocando el deterioro de los circuitos de entrada de línea del módem. Si el módem es exterior conviene apagarlo para minimizar el riesgo de averías. En el caso de un módem interno que no tiene posibilidad de apagado independiente del ordenador, el problema se ve agravado por la posibilidad de que la chispa afecte también a circuitos internos al ordenador, por tanto, es conveniente desconectarlo de la línea telefónica siempre que haya una tormenta.

12.7 ADSL. ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) (Línea de abonado digital asimétrica) es una tecnología de módem que transforma las líneas telefónicas o el par de cobre de abonado en líneas de alta velocidad. Con velocidades muy superiores a la obtenidas con un módem RTC convencional. Para ello se requiere la instalación de un “splitter” (filtro que separa voz y datos) en el PTR (Punto de terminación de RED) del abonado para permitir la utilización del teléfono simultáneamente con los datos. Otra posibilidad puede ser instalar un filtro paso bajo en cada teléfono conectado a la línea telefónica que da el servicio ADSL. Este sistema permite transportar tres canales de frecuencia por la misma línea: un canal de voz tradicional, un segundo canal para el envío de datos y un tercer canal para la recepción de datos de alta velocidad. Por tanto se pueden realizar o recibir llamadas telefónicas mientras está navegando por internet sin necesidad de ninguna otra línea telefónica adicional. El ancho de banda se dedica en exclusividad a cada usuario, con lo que la línea no se verá afectada por el progresivo aumento de las conexiones de otros usuarios. Con ADSL no es necesaria la marcación de ningún número de teléfono, ya que ofrece una conexión permanentemente activa (always on), se trata de una línea dedicada activa las 24 horas del día. El coste de la línea suele ser del tipo tarifa plana independiente del número de horas que se navegue por Internet. La ventaja de este sistema es que las compañías telefónicas no necesitan ampliar el cableado para ofrecer este servicio y el usuario final solamente necesita adquirir un módem compatible ADSL para obtener este servicio que, por supuesto, debe ser también ofrecido por los proveedores de internet. Las modalidades de contratación de servicio ADSL que ofrecen las compañías de telefonía son las siguientes, aunque es muy probable que estas modalidades se incrementen o varíen con el tiempo.

Velocidad (Kbit/s) Red-usuario Usuario-red Recepción de datos Envío de datos 256 128 512 128 1024 300 2048 300 - 512 4096 512 8 512 - 640 Tabla 12-1 Modalidades de contratación del servicio ADSL.

Los dos canales de datos son asimétricos, es decir, no tienen la misma velocidad de transmisión de datos en ambos sentidos. El canal de recepción de datos tiene mayor velocidad que el canal de envío de datos. Esta asimetría, característica de ADSL, permite alcanzar mayores velocidades en el sentido red – usuario ya que normalmente la cantidad de datos recibidos es muy superior a la de los datos enviados.

12.7.1 Información práctica.

Ilustración 12.13. Funcionamiento del servicio ADSL a través de línea telefónica.

Edita: Ministerio de Educación y Ciencia Depósito legal: NIPO: ISBN:

http://www.cnice.mec.es ES PÚBLICA ES PARA TODOS ES PARA TÍ

Centro Nacional de Información y Comunicación Educativa