Apunte II Hardware Los computadores diagraman los vuelos de las aerolíneas, realizan análisis para poder obtener pronósticos meteorológicos, controlan estaciones espaciales y hacen girar las ruedas económicas del mundo. ¿Cómo es posible que una máquina haga tantas cosas? Para comprender lo que realmente hay detrás de un computador, sería necesario dedicar mucho tiempo y esfuerzo al estudio de las ciencias de la computación y la ingeniería computacional. Sin embargo, no es necesario, para la mayoría de los usuarios, comprender cada uno de los detalles del funcionamiento interno de un computador, de la manera en que un padre no tiene que explicar la física ondulatoria y de partículas cuando su hijo le pregunta por qué el cielo es azul. Bastan respuestas sencillas, aunque sólo sean aproximaciones de la verdad técnica.
¿Qué es el hardware? Los computadores en realidad sólo hacen cuatro cosas: 1. 2. 3. 4.
Recibir entradas. Producir salidas. Procesar información. Almacenar información.
Con estas cuatro funciones básicas los computadores hacen todo lo que hacen. Todo sistema de cómputo tiene componentes de hardware dedicados a estas funciones. 1. Los dispositivos de entrada aceptan entradas del mundo exterior. El dispositivo de entrada más común es, por supuesto, el teclado. Sin embargo, los computadores pueden aceptar señales de entrada de muchos otros dispositivos que pueden ser el mouse, joysticks, etc. 2. Los dispositivos de salida envían información al mundo exterior. La mayoría de los computadores usan un monitor parecido a un televisor como dispositivo de salida principal y algún tipo de impresora para la producción de salidas impresas. 3. Un procesador o una unidad central de procesamiento (UCP), procesa información, llevando a cabo todos los cálculos aritméticos y tomando decisiones básicas con base a los valores de información. La UCP es de hecho, el “cerebro” del computador. 4. Los dispositivos de almacenamiento y la memoria sirven para almacenar información. Los tipos de dispositivos de almacenamiento más comunes son las unidades de disco y cinta. Se emplean diferentes tipos de memoria para almacenar a largo y corto plazo. El computador transfiere información entre la memoria y los dispositivos de almacenamiento según se requiera. La combinación de estos componentes constituye el hardware de un sistema de cómputo. Por supuesto, el computador no está compuesto sin el software. Dispositivos de Entrada
Procesador
Memoria
Dispositivos de Salida
Elementos de Hardware El hardware de una computadora es la totalidad física, conformada por todos los componentes de su equipamiento: circuitos electrónicos (microcircuitos contenidos en “chips” plaquetas que los soportan, cables o caminos conductores (buses) que los interconectan, mecanismos, discos, motores, cintas, gabinetes, pantallas, teclas, etc. Bloques funcionales del hardware En el procesamiento de datos, realizado en cualquier computadora, se realizan los siguientes procesos: ENTRADA
MEMORIZACION
PROCESAMIENTO
SALIDA
Cada uno de estos procesos los realizan los bloques funcionales: periféricos de entrada, memoria, unidad central de proceso, periféricos de salida. Los bloques se comunican eléctricamente entre sí, a través de caminos formados por un conjunto de cables o líneas conductoras que constituyen un “bus”.
ENTRADA
MEMORIZACION
PROCESAMIENTO
SALIDA
En el gráfico (conocido como arquitectura Von Neuwman) se muestra como se relacionan los bloques funcionales, a los fines didácticos, aparecen repetidos dispositivos que pueden actuar tanto para la entrada como para la salida de datos (ej. unidades de disco y diskette). En líneas muy generales, en la figura mostrada, se supone que un disco de la unidad de disco rígido provee un programa cuyas instrucciones pasarán a través de buses a la memoria; siendo que los datos, llegarán, también a través de buses a la memoria, provenientes del teclado. Luego dichas instrucciones son ejecutadas, una por vez, para lo cual primero cada una por un bus llega al registro de instrucción (RI) de la U.C.P., donde permanece mientras se ejecuta, para que la Unidad de Control interprete
que operación ordena. A continuación, a través del mismo bus, el dato a operar por dicha instrucción llega desde la memoria a un registro acumulador (AX) del procesador, antes de ser operado (conforme a la operación ordenada) en la unidad aritmético lógica (UAL), a fin de obtener un resultado. Este resultado puede sustituir en el registro AX al dato ya operado, y luego, pasar a la memoria nuevamente a través del bus citado si una instrucción así lo ordena. Una vez que el resultado esté en la memoria, la instrucción siguiente podría ser visualizarlo en la pantalla, guardarlo en un diskette, etc.
El núcleo del Computador: la UCP y la Memoria La Unidad Central de Procesamiento (UCP) Las transformaciones de las instrucciones son realizadas por la unidad central de procesamiento (UCP) o procesador. Todo computador tiene una UCP que interpreta y lleva a cabo las instrucciones de los programas, efectúa manipulaciones aritméticas y lógicas con los datos y se comunica con las demás partes del sistema de cómputo. Por lo tanto la UCP puede definirse como el conjunto formado por:
La Unidad de Control La unidad aritmético lógica Los registros (como el RI, AX y otros) usados durante la ejecución de cada instrucción.
La Unidad de Control (UC), es un circuito especializado, cuya función es obtener de la memoria las instrucciones del programa y ejecutarlas. Estas acciones forman parte de una secuencia siempre repetitiva:
Obtener de la memoria la próxima instrucción que corresponde ejecutar, Localizar los datos a operar en la memoria, en un AX u otro registro, según se indique. Ordenar al circuito de la UAL que realice con dichos datos, la operación indicada, o a los canales correspondientes, si la instrucción es de entrada o salida de datos. Guardar el resultado en un registro acumulador o en la memoria principal.
La UC tiene a su cargo el secuenciamiento de las acciones necesarias que deben realizar los circuitos involucrados en la ejecución de cada instrucción, según el código de la misma; respetando el orden de ejecución de las instrucciones establecido en el programa. La UC ordenará mediante señales eléctricas transmitidas por cables, las operaciones (aritméticas o lógicas) que debe realizar la Unidad Aritmética Lógica (UAL). La unidad aritmético lógica UAL sirve para realizar las operaciones aritméticas o lógicas que le ordene la UC, siendo auxiliada por registros acumuladores para guardar transitoriamente datos y resultados. Mientras que la UC es la encargada de ordenar operaciones de lectura-escritura de registros y de memoria, así como de las operaciones que debe realizar la UAL, ésta es pasiva, no emite ninguna orden. La UAL no ejecuta instrucciones, sólo realiza la operación aritmética o lógica que le ordena la UC. Si los datos que maneja el microprocesador se tomasen directamente de los bancos de la memoria principal, el rendimiento obtenido seria muy deficiente dada la separación entre ambos. Para solucionar esto la CPU contiene un pequeño grupo de celdas de datos, llamadas registros, que al ser internas permiten un acceso muy rápido. Toda la información que manipula la CPU se coloca en estos registros antes de ejecutar las instrucciones por lo que tiene que existir una actualización continua entre la memoria principal y estas celdillas. El número, tipo y uso de los registros, así como las letras o siglas que los representan, varía de un procesador a otro, pero algunos se encuentran prácticamente en todos (por ejemplo el acumulador). Los tipos de registros más comunes son:
El denominado registro de memoria (RM) en el que se depositan los datos a leer o escribir en la memoria principal. El registro de dirección de memoria (DM) que almacena la posición de memoria que se quiere leer o escribir. El acumulador (AX) que almacena los resultados de las operaciones realizadas. Los registros de uso general. El puntero de instrucciones (IP) que sirve para indicarle a la UC qué operación es la siguiente a realizar. El registro con los indicadores de estado de la máquina, también denominados banderas o flags (acarreo, desbordamiento, etc.)
El tamaño de los registros marcará el número de bits con el que puede trabajar internamente el microprocesador en cada ciclo de reloj. Precisamente ese número es el que determina la longitud de palabra del micro; una CPU se denomina de 32 bits si maneja registros, también denominados palabras, cuya longitud es de 32 bits. Evidentemente cuanto mayor número de bits se manejen mayor será el rendimiento obtenido por el microprocesador. Por ejemplo, una CPU que maneja registros de 16 bits tendrá un rendimiento muy inferior a otra que maneje registros de 32 bits.
La Memoria Principal – La memoria caché La función principal de la UCP es obedecer las instrucciones codificadas en los programas. Sin embargo, como Alicia a través del espejo, la UCP sólo puede manejar una instrucción y unos cuantos datos a la vez. El computador debe colocar en algún lugar el resto del programa y los datos hasta que el procesador esté listo para usarlos. Para esto se utiliza la memoria RAM. La RAM (random access memory: memoria de acceso aleatorio) es el tipo más común de almacenamiento primario o memoria del computador. Los chips RAM contienen circuitos que sirven para almacenar temporalmente instrucciones de programas y datos. El computador divide un chip de RAM en varias localidades de tamaño igual. Las localidades de memoria, son como si fueran casas, tienen una dirección única, de manera que el computador puede distinguirlas cuando se le ordena que guarde o recupere información. Usted puede almacenar un trozo de información en cualquier localidad de la RAM y el computador puede recuperarlo si se le indica hacerlo. De aquí proviene el nombre de memoria de acceso aleatorio. La información almacenada en la RAM no es más que un patrón de corriente eléctrica que fluye por circuitos microscópicos en chips de silicio. Esto quiere decir que si se interrumpe la energía eléctrica, por cualquier razón, el computador olvida de inmediato todo los que estaba recordando en la RAM. En términos técnicos, la RAM es una memoria volátil, ya que la información que contienen no se conserva de manera permanente. Esto representa un problema muy grave si el computador no tuviera otro tipo de memoria donde guardar de manera permanente la información importante. Esta memoria no volátil se denomina ROM, memoria de sólo lectura, porque el computador puede leer información de ella, pero nunca escribir información nueva. Todos los computadores modernos cuentan con dispositivos de información en la ROM que contiene las instrucciones de arranque y otra información crítica. La información en la ROM se graba permanentemente cuando nace el computador, de modo que siempre está disponible cuando funciona el computador, pero no hay manera de cambiarla, a menos que se reemplace el chip de ROM. Las funciones donde se utiliza la memoria ROM son: a) Arrancar el ordenador de forma adecuada. Para hacer esto siempre se utiliza un pequeño programa de arranque que se pasa de la ROM a la memoria principal (RAM) y desde aquí se ejecuta. Este programa primero chequea los componentes instalados y a continuación lee el sector 0 del disco duro o disquete para, a partir de este momento, leer el sistema operativo instalado (Windows, Unix, etc.), b) Ejecutar el programa de configuración de la placa base y sus componentes principales. Este programa se denomina SETUP y es accedido mediante algún mecanismo especial, normalmente pulsando la tecla <SUPR> después del chequeo de arranque. Los parámetros típicos que pueden configurarse desde este programa son:
Tipo y número de disqueteras instalado (3 1/2, 5 1/4) Tipo y número de discos duros y CD-ROM instalados Cantidad de memoria RAM instalada en placa Clave de seguridad de acceso al sistema
c) El contenido de estos parámetros se guarda en una memoria de tipo CMOS (básicamente es una RAM de bajo consumo) alimentada por la batería de la placa base. Como esta memoria puede perderse (por ejemplo si falla la batería) y como medida de seguridad, es adecuado tener escrito en un papel esta información de configuración, fundamental para el normal funcionamiento de la computadora. d) Código de las Interrupciones BIOS que son necesarias para realizar la entrada y salida de datos más básica: leer datos del teclado, visualizar caracteres en la pantalla, etc. Como algunas de estas operaciones son muy utilizadas (por ejemplo las interrupciones sobre manipulación del teclado) y los accesos son relativamente lentos, se suele copiar el contenido de las interrupciones BIOS en la memoria principal del ordenador (de tipo RAM) que es mucho más rápida. Esta técnica se denomina shadowing y la memoria RAM reservada para contener las rutinas BIOS se conoce como memoria shadow. Existen otros tipos de memorias pero la mayoría de las computadores utilizan las RAM y ROM. La memorias caché de nivel 1 y nivel 2 no son realmente necesarias para la ejecución de los programas, aunque si influyen mucho en el rendimiento general, es decir, en la velocidad. La ralentización se debe a que los datos pasan continuamente entre la memoria principal y la CPU, dado que la CPU tiene muy poca capacidad de almacenamiento. Se ha demostrado de forma estadística que si guardamos en una pequeña memoria dentro del microprocesador, donde los accesos son muy rápidos, los datos e instrucciones que se prevé serán utilizados a continuación, disminuirá drásticamente el número de accesos a la memoria principal. Por ejemplo, la instrucción 3+2-4 está compuesta por 2 instrucciones básicas que son las que ejecuta la CPU: la primera es 3+2, y la segunda restarle 4 al resultado anterior. Pues bien, aunque la CPU en la 1° instrucción sólo manejara la instrucción de suma y los datos 3 y 2, al disponer de memoria caché cargará la instrucción completa en dicha memoria de forma que cuando pase a ejecutar la resta no tenga que viajar a la memoria principal. Esto hará que los programas se ejecuten más rápidamente. Esa pequeña memoria interna es la denominada memoria caché de nivel 1. La de nivel 2 tiene un objetivo similar: es mucho más grande que la de nivel 1 y aunque los accesos a ella sean más lentos que la de nivel 1, también son mucho más rápidos que los accesos a la memoria principal. No en todos los casos la memoria caché de nivel 2 se encuentra dentro del microprocesador. En ocasiones está instalada en la placa base en un chip externo y muy cercano a la CPU. Resumiendo, las memorias caché aceleran la adquisición de datos en la mayoría de los casos. Cuando la CPU necesita cargar un dato hace lo siguiente: 1) Lo busca en la memoria caché de nivel 1. 2)
Si allí no se encuentra lo busca en la memoria caché de nivel 2
3) Si en esta tampoco está lo sacará de la memoria principal. Aunque este esquema resulte muy complicado (además requiere mecanismos especializados para decidir qué datos se cargan y descargan de las memorias caché) es muy efectivo.
Canales, puertos, periféricos y buses En una PC corriente, la UCP y los chips de memoria se fijan a tableros de circuitos junto con otros componentes clave. La información viaja entre los computadores a través de grupos de cables llamados canales. Por lo regular, los canales tienen 8, 16, o 32 cables; un canal de 16 cables se denomina canal de 16 bits, ya que pueden transmitir 16 bits de información al mismo tiempo. Así como una autopista con varios carriles permite grandes cantidades de vehículos se muevan con mayor rapidez que un camino de un solo carril, los canales más anchos
pueden transmitir información con más rapidez que los canales angostos. Los computadores más nuevos y potentes cuentan con canales más anchos, para que puedan procesar la información con mayor rapidez. Algunos canales están conectados a ranuras de expansión en la caja del computador. Los usuarios pueden personalizar sus máquinas insertando tarjetas de circuitos de propósito especial en estas ranuras. Otros canales están conectados a puertos externos, puntos de conexión en la parte exterior del chasis del computador. Las ranuras de expansión y los puertos simplifican la adición de dispositivos externo o periféricos al sistema de cómputo, para que la UCP pueda comunicarse con el mundo exterior y almacenar información que se usará después. Si no hubiera periféricos, la UCP y la memoria serían como un cerebro sin cuerpo. Su función principal es convertir datos externos en internos en las operaciones de entrada, o a la inversa en las operaciones de salida. Un periférico no se conecta directamente al procesador central, sino por medio de una interfaz circuital, que en una PC en general, está contenida en una plaqueta que se inserta en un zócalo apropiado de la placa madre. La UC no gobierna directamente a los periféricos mediante líneas que llegan a ellos, sino que la UCP ejecuta un subprograma preparado para cada periférico (drivers o controladores), merced al cual desde la UCP llega a la interfaz del periférico cada comando que ordena a la electrónica de éste qué debe hacer. Además del hardware, para que la comunicación periférico-CPU sea efectiva también es necesario un programa especial, que se denomina controlador software, driver o manejador. Por eso, debemos saber diferenciar controlador hardware de controlador software; por ejemplo, para poder enviar correctamente las imágenes al monitor del ordenador se utiliza un controlador gráfico que suele integrarse en una tarjeta que se inserta en una ranura de expansión. En este caso hablamos del controlador hardware. Por otra parte, cuando utilizamos el sistema operativo de nuestro ordenador (por ejemplo, Windows) también utilizamos un controlador software de video que deberemos seleccionar de forma adecuada cuando instalamos o configuramos el sistema. Ese controlador es realmente un programa que manipula la circuitería de la interfaz o adaptador hardware. Por eso, si queremos utilizar correctamente un periférico como un monitor o una impresora, deberemos tener además del controlador hardware (tarjeta de vídeo para el monitor o controlador del puerto paralelo para la impresora) el controlador software o "driver" instalado en nuestro sistema operativo.
Entrada: de la persona al procesador Teclado Es un periférico importante porque sirve para que el usuario ingrese órdenes (instrucciones) y datos que intervendrán en el procesamiento. El teclado de una computadora es sólo una colección de interruptores, aunque estén bien escondidos debajo de las tapas de las teclas. Los teclados para computadoras personales, se presentan en distintos modelos, pudiendo vari ar en tamaño, forma y "sensación", pero en la mayoría de los ellos, las teclas están distribuidas en una forma casi idéntica. La distribución de teclas más común usada en la actualidad fue establecida por el teclado mejorado de I B M , t iene 101 teclas organizadas en seis grupos que son:
Teclas alfanuméricas, es la part e del teclado que parece una máquina de escri bir, están distribuidas de la misma man era en casi todos los teclados. Este arreglo común es a veces llamado distribución QWERTY porque las seis pri meras letras de la hilera superi or de letras son Q, W, E, R, T y Y. A pesar de la aceptación casi universal como dispositivo de entrada, este tipo de teclados parece fuera de lugar en un computador moderno. La disposición original de las teclas, elegida para que los operadores trabajen con mayor lentitud y no pudieran atascar las teclas en las primeras máquinas de escribir, sigue con nosotros un siglo después, obligando a millones de personas a aprender un sistema complicado y poco eficiente sólo para que puedan introducir datos en sus computadoras. Teclas numéricas, generalmente localizadas del lado derecho del teclado, es la part e que parece una máquina sumadora, con sus diez dígitos y los operadores matemáticos (+, -, * y /).
Teclas de función (F1, F2, etc.), generalmente distribuidas en una hilera a lo largo de la parte superior del teclado, permiten dar comandos a la computadora sin tener que teclear largas series de caracteres. La acción asociada a cada tecla de función depende del programa que se esta usando. Teclas para movimiento de cursor, permiten cambiar la posición del cursor en la pantalla. Cursor: El cursor, es una marca que puede aparecer en la pantalla como una caja, una línea, una flecha o un símbolo que parece una I mayúscula conocida como un apuntador en forma de viga-I. Teclas de control de páginas: Permiten cambiar entre el modo de insertar caracteres o sobrescribir caracteres (tecla < INS > ) , borrar el carácter a la derecha del curso (tecla <SUPR>), desplazar el cursor al inicio (tecla <INICIO>) o al final (tecla <FIN>) de una línea o una página hacia arriba (tecla <AVPAG>) o una página hacia abajo (tecla <REPAG). Tecla < E S C > : Permite introducir una orden de cancelación o vuelta atrás.
La conexión del teclado a la computadora se hace, normalmente, mediante un cable y un conector que puede ser de dos tipos: PS/2, es el más utilizado, tiene una forma redonda y pequeña y DIN, que es más antiguo y más grande.
Al presionar una tecla, un pequeño chip dentro de la computadora o el teclado, llamado controlador del teclado, detecta que una tecla ha sido presionada e inicia una serie de eventos en cadena que coloca el código del carácter en la memoria temporal del teclado, denominado, "memoria temporal del teclado o buffer . El controlador de teclado envía una solicitud de interrupción a la (U C P ) , cuando reconoce la presión de una tecla.
Dispositivos apuntadores En la actualidad, son millones los usuarios de computadores que usan el teclado para registrar textos y datos numéricos. Pero para otras funciones del teclado, como enviar mandatos y mover el cursor, acuden a un dispositivo apuntador como el ratón (mouse) o bola rastreadora (trackball). El diseño de estos dispositivos permite desplazar un apuntador por la pantalla y apuntar a caracteres u objetos específicos. Un ratón, también permite crear elementos gráficos en la pantalla, manipular iconos y acceder más fácilmente al uso de menús y cajas de mensajes. El ratón convierte movimiento hechos por el usuario sobre una superficie plana en movimiento hechos por el cursor en la pantalla. Aunque hay distintos tipo de ratones, todos ellos disponen de botones para ejecutar determinadas operaciones. Usar el ratón involucra tres técnicas: hacer click, hacer doble click y arrastrar. Existen tres tipos de ratones: 1.
Ratón Optomecánico: es el más usual. Está formado por una bola, tres rodillos, dos rejillas y dos parejas de diodos y fotosensores. Cuando se desplaza el ratón, la bola gira, haciendo girar, a su vez, a dos ruedas ubicadas a ambos lados de la bola, en un ángulo de 90 grados. Unos detectores indican cuánto ha girado cada rueda y envían esta información a la computadora en la forma de cambios a la posición actual del apuntador del mouse.
2.
Ratón Óptico: a diferencia del anterior no tiene problemas de suciedad pero requiere una alfombra especial donde moverse. Está formado por dos diodos emisores de luz roja e infraroja, dos fotosensores y una rejilla reflectante con líneas azules y negras. Un ratón o mouse óptico no tiene partes movibles. En lugar de una esfera, el ratón óptico tiene construido internamente un detector de luz que sigue el movimiento del apuntador sobre una superficie especial que tiene las líneas de una malla impresas sobre un detector de luz, ubica cada línea horizontal y vertical a medida que pasan por abajo del ratón, luego manda esta información a la
computadora de la misma manera como lo hace el ratón mecánico. 3.
Ratón Trackball: es un dispositivo para apuntar que trabaja como un ratón boca arriba. Requiere menos espacio que un ratón y se utilizan, generalmente, en las computadoras portátiles y en algunas está integrado al equipo.
Existen otros dispositivos apuntadores de propósito general que como estos pueden elevar la productividad de muchos usuarios, los mismos ofrecen ventajas para tipos específicos de trabajo o juegos en un computador. Algunos ejemplos de estos son: Joystick : generalmente utilizado para los juegos. Lápiz óptico: permite al usuario escribir directamente en la pantalla de esta computadora basada en esta técnica (como algunas computadoras de mano o handhelds), o utilizar el lápiz como un dispositivo para señalar, como un ratón, y seleccionar comandos. Las "lapiceras , generalmente no son usadas para introducir grandes cantidades de texto, debido a que la técnica para reconocer la escritura de las personas es tan compleja que no ha sido perfeccionada a un grado confiable, aunque se sigue avanzando mucho en este terreno. Pantallas sensibles al tacto (touchscreen): trabajan mediante la presentación de un menú de opciones para escoger, el hardware detecta la posición del dedo en la pantalla. Cuando el usuario se decide, toca el botón de menú, desplegado en la pantalla de la computadora. La mayoría de las computadoras con pantallas sensibles al tacto usan detectores en o cerca de la pantalla de la computadora que pueden detectar el toque de un dedo, pero hay otra tecnología que usa la presión detectada en una base plana o caja debajo de la base de un monitor regular. Las pantallas sensibles al tacto son apropiadas en ambientes donde la tierra o el clima hacen imposible el uso de teclados y dispositivos para señalar, y donde una interfaz sencilla e intuitiva es importante. Ej. ambientes industriales. No son apropiadas para ingresar gran cantidad de información, son mejores en aplicaciones sencillas como cajeros automáticos o centros de información pública
Herramientas de lectura A pesar de su versatilidad, los dispositivos apuntadores no son apropiados para registrar textos y números en los computadores; es por ello que el ratón no ha reemplazado al teclado en el computador personal estándar. Sin embargo, hay alternativas a teclear grandes cantidades de datos. Algunos dispositivos de entrada proporcionan al computador la capacidad limitada de “leer” directamente del papel y convertir la información impresa en patrones de bits que el computador puede procesar. Algunos dispositivos de lectura han sido diseñados para tareas cotidianas especificas: A-Lectores de código de barras: convierten un patrón de barras impresas en los productos a un número de producto, mediante una emisión de un rayo de luz, generalmente un láser, que se refleja en la imagen del código de barra. Un detector sensible a la luz identifica la imagen del código de barra por medio de las barras especiales en los dos extremos de la imagen. Una vez identificado el código de barras, convierte los patrones de barras individuales en números digitales. Las barras especiales en ambos extremos de la imagen son diferentes para que el lector pueda saber si el código de barras se leyó al derecho o al revés.
B-Lectores de marcas ópticas: usan la luz reflejada para determinar la ubicación de marcas de lápiz en hojas de respuestas estándar y formularios similares. En el ultimo censo realizado en nuestro país se utilizaron este tipo de lectores. C-Lectores de vara: usan luz para leer caracteres alfabéticos y numéricos escritos con un tipo de letra especial, como el que se emplea en etiquetas de precios y pagares de tarjetas de crédito. Para la gente también es legible este tipo de caracteres. En muchos almacenes, los lectores de vara están conectados a terminales de puntos de venta. Estas terminales envían la información leída por la vara a un macrocomputador que determina el precio del artículo, calcula los impuestos y totales, además registra la transacción para ser aplicada posteriormente en inventarios, contabilidad y otras áreas. Cuando se utilizan lectores de vara para reconocer letras y números en una terminal POS, el computador lleva a cabo un reconocimiento óptico de caracteres OCR. El OCR de punto de venta está muy lejos de leer un diario. Un computador puede leer texto de un libro, un periódico, una revista o una carta, pero el proceso requiere técnicas de inteligencia artificial y dista mucho de ser perfecto. Si el texto fuera manuscrito su reconocimiento sería mas complicado, pero la tecnología avanza con rapidez.
Digitalización del mundo real Para que un computador pueda reconocer texto manuscrito, primero tiene que digitalizar la información, o sea, convertirla en alguna forma digital para poder almacenarla en la memoria del computador. La información del mundo real se presenta de tantas maneras que se han diseñado distintos dispositivos de entrada para capturar y digitalizar información. Un digitalizador de imágenes (scanner) es un dispositivo de entrada que puede obtener una representación digital de cualquier imagen impresa. Los digitalizadores se encuentran a la venta en varios tamaños y formas. Los de cama plana tienen la apariencia de una maquina de fotocopiado y operan en forma similar; los digitalizadores manuales parecen pequeñas aspiradores que absorben las imágenes del papel. Algunos digitalizadores pueden capturar imágenes color. No importa cual sea su forma o sus capacidades, un digitalizador convierte fotografías, dibujos, diagramas y otra información impresa en patrones de bits que pueden almacenarse y manipularse en la memoria del computador utilizando algún software especial. En forma similar, con una cámara digital podemos tomar fotografías del mundo real y obtener imágenes digitales. A diferencia de un digitalizador de imágenes no se limita a capturar imágenes impresas planas; puede registrar las mismas cosas que una cámara normal, y de hecho se parecen. Sin embargo, en vez de registrar las imágenes en películas, las cámaras digitales almacenan patrones de bits en discos u otros almacenamientos digitales. Los digitalizadores de audio contienen circuitos que permiten digitalizar sonidos de micrófonos y otros dispositivos de sonido. Los sonidos digitalizados pueden almacenarse en la memoria del computador y modificarse con algún software. Por supuesto, los digitalizadores de audio pueden capturar palabras habladas y música. Pero para que el computador interprete correctamente la entrada de voz digitalizada como si fuera una palabra se requiere software de inteligencia artificial, al igual que con la entrada de texto digitalizado. El equivalente visual del digitalizador de audio es el digitalizador de video, el cual es una colección de circuitos que puede capturar entrada de una cámara de video, videocaseteras, televisión u otra fuente de video y convertirla en una señal digital que puede almacenarse en memoria y exhibirse en pantallas de computador. Los dispositivos sensores, diseñados para hacer seguimiento de temperatura, la humedad, la presión y otras cantidades físicas, proporcionan datos útiles en robótica, control ambiental, pronósticos meteorológicos, supervisión medica, investigación científica y cientos de aplicaciones mas. Una forma no convencional de ingreso de datos, mas relacionada con los juegos que con el procesamiento de información, son los dispositivos relacionados con la realidad virtual. Como el objetivo de estos sistemas es simular todo tipo de sensaciones (visuales, auditivas, táctiles, etc.), su entrada deben ser las reacciones corporales
a estos estímulos: guantes que detectan los movimientos de las manos, cascos que registran los movimientos cerebrales, revólveres que disparan señales por un cable cuando se oprime el gatillo, etc. Los computadores pueden aceptar entradas de otras fuentes, como equipos de manufactura, teléfonos, redes de comunicación y otros computadores. Constantemente aparecen nuevos dispositivos de entrada, conforme la tecnología evoluciona y cambia las necesidades. Algunos llevan al máximo las capacidades del computador y ponen a prueba nuestra imaginación para crear nuevas aplicaciones de los computadores.
Salida: de los pulsos a las personas Un computador puede hacer todo tipo de cosas, pero ninguno tendrá valor para nosotros sino hubiera una forma de sacar los resultados de la maquina. Varios dispositivos de salida permiten al computador convertir sus patrones de bits internos en una forma que pueden comprender los seres humanos. Las primeras maquinas estaban limitadas a un parpadeo de luces y otras técnicas de comunicación primitivas. Hoy, la mayoría de las computadoras producen salidas a través de dos tipos de dispositivos principales: pantallas de video para una salida visual inmediata e impresoras para salidas impresas permanentes.
Salida a pantalla Un monitor de video o pantalla de video permite que el usuario de un computador vea los caracteres de entrada al momento de teclearlos, pero también sirve como dispositivo de salida para recibir mensajes del computador. Para que el monitor funcione correctamente se necesita tener un controlador de video o placa de video que hace de intermediario entre la computadora y el monitor. Por lo tanto, existen dos elementos importantes que determinan la calidad de la imagen: el monitor y el controlador o placa de video. Externamente la pantalla que vemos está formada por una serie de puntos, cada uno de ellos denominado píxel, que en su conjunto son los que permiten formar las imágenes. Una pulgada cuadrada en un monitor corriente es una malla de puntos con aproximadamente 72 píxeles por lado. Si se aumenta la definición mas cercanos estarán los puntos. La mayoría de los monitores caen en una de dos clases: monitores de CRT y los monitores LCD. Los monitores CRT pueden ser monocromos o de color. En los monitores monocromos cada punto puede tomar una intensidad de luz, sin embargo, en los monitores color cada píxel de pantalla está formado por tres puntos más pequeños: uno para la intensidad del color rojo, otro para el verde y otro para el azul. De esta manera, combinando los tres colores se puede formar cualquier color con bastante precisión, Esta técnica de composición de colores se denomina RGB (Red-Green-Blue). Internamente, el monitor contiene un tubo de cristal que en su parte final tiene forma abombada o cilíndrica (ver figura), esta es la parte que vemos y que llamamos pantalla. Del lado contrario, la pantalla tiene una cubierta de fósforo, que es lo que provocará que los puntos brillen con una determinada intensidad. En la parte trasera del monitor, el tubo es más estrecho y aloja uno o tres cañones de electrones que lanzan un haz de electrones sobre la pantalla para excitar el fósforo y hacer que éste emita luz. En función de las señales recibidas desde la CPU, los haces de electrones realizan una exploración o barrido de la pantalla, de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo, haciendo brillar el fósforo. Este brillo perdura por muy poco tiempo por lo que el haz de electrones debe hacer rápidamente barridos de pantallas para mantener la imagen. Este tipo de monitores es preferido por los computadores de escritorio por su claridad y velocidad de respuesta.
Los monitores LDC son mas compactos y ligeros y normalmente se utilizan en las computadoras tipo “notebooks”. El LCD o cristal líquido, no emite luz, por lo que no existe contraste suficiente entre las imágenes y su fondo para que sean legibles bajo cualquier condición. En algunos casos se ilumina por atrás la pantalla, de modo que se pueda leer más fácilmente, pero la pantalla requiere de energía adicional, lo que puede ser un problema para los equipos portátiles. Algunos parámetros técnicos de los monitores son: 1- Resolución: Es el número de puntos de pantalla o píxeles que tiene el monitor expresado como una multiplicación del número de puntos horizontales por el número de puntos verticales (640x480, 800x600, 1024x786, 1280x1024). Cuanto mayor sea la resolución de un monitor, mejor será la calidad de la imagen en pantalla. 2-Tamaño: Se mide en pulgadas y se refiere al tamaño total de la pantalla del monitor, lo normal es que varíe entre 14 y 19 pulgadas. 3- Velocidad de barrido: Define el número de veces que, en un segundo, el monitor es capaz de repintar una imagen en pantalla: cuantas más veces mejor. La velocidad de barrido se indica en hertzios o H z y varía en función de la resolución que tenga activada el monitor (cuanto mayor sea la resolución, menor será la frecuencia). Si el barrido es lento puede generar un parpadeo en el monitor. 4-Entrelazado/ No entrelazado: Otro factor que influye en el parpadeo es el entrelazado, una técnica utilizada en algunos monitores de computadora de baja calidad. Con el entrelazado, el monitor barre cada tercera línea en vez de cada línea en orden, así que tiene que transmitir únicamente la mitad de los datos en una sola pasada, pero le toma dos pasadas para pintar la pantalla completa. 5-Separación entre píxeles: mide la nitidez de la imagen, midiendo la distancia entre dos puntos del mismo color. Una menor distancia entre puntos da una sensación de continuidad y no se distinguen los píxeles independientes. Lo normal es de 0,28 mm. También los monitores permiten los siguientes mandos de control: encendido / apagado, brillo, contraste, posición de la imagen (horizontal o vertical) y tamaño de la imagen (control del ancho y la altura).
Salida impresa La salida visualizada en un monitor es inmediata, pero temporal. Una impresora permite obtener una copia física en papel de cualquier información que pueda aparecer en pantalla. Existen diferentes criterios para evaluar una impresora: calidad de la imagen, velocidad, nivel de ruido y costo de operación. Hay muchas variedades de impresoras pero las mas comunes son: A-
Impresora de matriz de puntos: crea imágenes con una cabeza de impresión que recorre cada línea, imprimiendo una serie de patrones de puntos. Las agujas de una impresora de matriz de puntos están acomodadas en una columna en la cabeza de impresión. A medida que se mueve la cabeza de impresión hacia adelante y hacia atrás sobre el papel diferentes arreglos de agujas van saliendo rápidamente y hacen presión sobre una cinta entintada, con una resolución vertical máxima de nueve puntos. Hoy, muchas impresoras de matriz de puntos tienen 24 agujas, que producen una imagen de carácter de muy alta calidad. Si las comparamos con los otros tipos de impresoras son mas ruidosas, con menor calidad de impresión, mas baratas y proporcionan múltiples copias, utilizadas con formas múltiples como cheques, formas de embarque y facturas, porque dependen del impacto para transferir los caracteres impresos de una copia a otra.
B-
Impresora láser: se caracterizan por contener un láser en el interior de estas máquinas. Tiene
construida internamente una computadora separada para interpretar los datos que recibe de la computadora y para controlar el láser, el resultado es una máquina muy complicada. Del mismo modo que el cañón de electrones puede seleccionar cualquier píxel en un motor gráfico, el láser en una impresora puede seleccionar cualquier punto en un tambor y crear una carga eléctrica. El tóner, compuesto de pequeñas partículas de tinta con cargas eléctricas opuestas, se adhiere al tambor en los lugares que fueron cargados eléctricamente por el láser. Luego, con presión y calor, se transfiere el toner del tambor al papel. Las impresoras láser, tienen una memoria especial para guardar las imágenes que imprime. En comparación a las restantes son las más caras del mercado, son más rápidas y muy silenciosas y su calidad de impresión es mayor. C-
Impresoras de inyección de tinta: la cabeza de impresión de una impresora de inyección de tinta contiene hasta 64 pequeñas boquillas. A medida que la cabeza de impresión recorre horizontalmente el papel, cada boquilla inyecta finas ráfagas de tinta de secado rápido. A comparación con las otras dos la imagen que producen no tiene mucha definición como las de una impresora láser, aun cuando la calidad de impresión es bastante alta, generalmente, las impresoras de inyección de tinta ofrecen un excelente punto medio entre las impresoras de matriz de puntos y las impresoras láser, y proveen una resolución de impresión alrededor de 360 puntos por pulgada, son silenciosas y convenientes, pero no son muy rápidas y por ultimo es más cara que una impresora de matriz de puntos, pero cuesta sólo la mitad de lo que cuestan las impresoras láser
Salida que puede oirse No todas las salidas de los computadores son visuales; éstos también pueden producir sonidos. Los sintetizadores, que son un poco más que computadores especializados cuyo diseño permite generar sonidos electrónicos, sirven para generar música, ruido o cualquier sonido intermedio. Para digitalizar un sonido lo que se hace es tomar una muestra de la can ción cada ciert o tiempo y almacenar ese valor, codificado en binario. Para que el sonido sea de mejor calidad es mejor que se muestree a mucha velocidad (gran fr ecuencia de muestreo) y de cada muestra se guarde mucha información (muchos bits). Si tenemos una tarjeta de 8 bits y otra de 16 bits. En la primera sólo se puede guardar un byte para cada muestra realizada, o sea, sólo podemos almacenar 256 (2 8) niveles de sonido distintos. En cambio, con una tarjeta de 16 bits, podremos guardar hasta 65.536 (216) niveles. La diferencia salta al oído.
Para esto debe conectarse una placa de sonido la cual puede tener diferentes características en cuanto a: frecuencia de muestreo ,tamaño de muestra, MIDI (Musical Instruments Digital Interfase interfaz digital para el control de instrumentos digitales. A través de este sistema se puede controlar desde la computadora todos los instrumentos que tengan MIDI (teclados, sintetizadores, etc.), número de voces (número de instrumentos o sonidos que la computadora puede emitir a la vez), DSP( Procesador de señal digital que permite manipular la señal para conseguir efectos distintos, por ejemplo, un sonido más realista y nítido) y por último potencia de salida para los parlantes: suele oscilar entre 2 y 5 wats. Los formatos del sonido pueden ser:
Audio digital en formato de onda o audio CD o .wav o .au (los wav del UNIX). Era el formato por excelencia para almacenar el sonido digital. Su principal ventaja, su calidad, su principal inconveniente, el
espacio que ocupa. Para hacernos una idea, en un CD caben "tan sólo" 74 minutos de audio a la máxima calidad: 44,1KHz, 16 bits y estéreo (2 canales).
Con el formato MIDI se soluciona el problema del espacio. Es totalmente distinto al formato de onda, con él, tan sólo se almacenan las notas que deberán ser tocadas en cada instante. Por tanto permite gran flexibilidad y es ideal para compositores. Sin embargo, para obtener una calidad aceptable, es necesario que la tarjeta de sonido disponga de tabla de ondas o, en su defecto, de un sintetizador virtual. Otra carencia importante es que no podremos añadir voces humanas, no se pueden sintetizar tan fácilmente como el sonido de un instrumento.
El último y muy famoso MP3. El mp3 no es más que una especificación para la compresión de ficheros de onda (los .wav). Con él se consigue reducir el tamaño original de los ficheros en unas 10 veces, aunque podemos variar cuánta compresión deseamos. La compresión normalmente es con pérdida, perdiendo parte del sonido, bien por ser datos redundantes o por cortarse de zonas donde apenas llega el oído humano.
La tarjeta de sonido provee las entradas o salidas de los distintos dispositivos relacionados con el sonido (micrófono, parlantes, instrumentos MIDI, etc,), tal como se ve en la imagen siguiente:
Dispositivos de Entrada / Salida El módem El teléfono convierte la voz en una onda sonora que es una señal analógica (varían en forma continua a través del tiempo). Sin embargo la computadora sólo puede enviar y recibir señales digitales, que consisten en ceros y unos. El trabajo del demodulador es convertir estas cadenas digitales en frecuencias electromagnéticas que el teléfono pueda transmitir. Utilidades del módem:
Enviar y recibir ficheros y / o mensajes. La información se puede transportar fácil y "rápidamente" de una máquina a otra. Conectarse a un Host o una red remota para, por ejemplo, trabajo a distancia. Conectarse a Internet, la “red de redes” más importante del mundo que permite acceder a multitud de información localizada en cualquier lugar de una forma sencilla y económica Enviar y recibir documentos de fax (facsímiles) a una máquina fax o a otra computadora equipada con un módem / fax.
Existen dos tipos de modems:
Externos: Son cajas que contienen circuitos y lógica para modular señales de datos. Se conectan a la computadora mediante un puerto serial y al sistema telefónico mediante un conector normal. En la parte frontal del módem hay una hilera de luces que indican el estado del módem y cuando está enviando o recibiendo información. Una desventaja inicial de estos módems es que utilizaban uno de los puertos seriales que tiene la PC, y generalmente sólo hay uno o dos de éstos. Los más nuevos utilizan un conector tipo USB. Internos: Son placas de circuitos que se conectan a una de las ranuras de expansión de la computadora. Si hay pocas ranuras de expansión libres, puede ser un problema. Una de las ventajas de éstos módems es que no tienen cables con los cuales batallar. Sólo hay que preocuparse de un cable, el del teléfono que se conecta a él.
Puerto USB El acrónimo USB significa Universal Serial Bus, es decir, Bus Serie Universal. Pretende minimizar los problemas de cableado de dispositivos externos que existen en la actualidad, en vez de tener que emplearse un cable exclusivo para cada periférico, el estándar USB define un bus común con posibles bifurcaciones al que se conectan todos ellos. Para que esto sea posible tanto el ordenador como los periféricos deben estar preparados y contener suficientes conectores de tipo USB. Las principales características de este bus de periféricos son las siguientes:
Los periféricos que se pueden conectar al bus USB son de tipo externo (colocados fuera de la caja de la PC) y no requieren altas velocidades de transferencia. La información se transmite en formato serie con una velocidad de transferencia que llega hasta 1,5 Mbyte/seg., capacidad suficiente para las necesidades de los periféricos que se conectarán al bus. Permite conexión dinámica de periféricos, es decir, que sin necesidad de apagar la PC y mientras otros dispositivos USB están funcionando puedo poner y quitar periféricos. Los únicos elementos que no debemos desconectar mientras la PC está encendido son los concentradores. Proporciona una verdadera y funcional autoconfiguración de periféricos incluso sin necesidad de apagar y reiniciar el ordenador. Esta característica se denomina H o t Plug&Play y requiere, para que todo funcione correctamente, que la placa base, el periférico y el sistema operativo utilizado, contemplen de forma correcta las especificaciones USB. En esta coordinación es donde reside el mayor inconveniente de USB: si alguno de esos elementos no soporta correctamente las especificaciones es probable que tenga problemas de conexión e incluso que el periférico no llegue a funcionar.
Almacenamiento secundario Algunos periféricos de computadores pueden llevar a cabo funciones tanto de entrada como de salida. Estos dispositivos, entre los cuales se incluyen las unidades de cinta y disco, funcionan como almacenamiento secundario del computador. A diferencia de la RAM, que olvida todo en cuanto se apaga la máquina, y la ROM, que no puede aprender nada nuevo, los dispositivos de almacenamiento secundario permiten que el computador registre información en forma semipermanente, para que pueda ser leída por el mismo computador o por otro. Los dispositivos de almacenamiento pueden ser clasificados en: magnéticos y ópticos.
Dispositivos de almacenamiento magnético
Los tres dispositivos de almacenamiento más comunes, utilizan técnicas similares para leer y escribir información debido a que todas ellas emplean el mismo medio (el material donde se almacenan los datos). Los más usuales son discos flexibles, discos duros y cinta magnética. Los dispositivos de almacenamiento magnético utilizan el mismo principio para almacenar información. Así como un transistor puede representar la información binaria como “apagado” o “encendido”, la fuerza de un campo magnético puede ser utilizada para representar datos. El imán tiene una ventaja importante sobre el transistor: mantiene su polaridad sin una fuente continua de electricidad. Para que la información pueda ser almacenada, las superficies de los discos y cintas magnéticas están cubiertas con millones de diminutas partículas de hierro. Cada una de estas partículas puede actuar como un imán, adquiriendo un campo magnético cuando se somete a un electroinman. La información se escribe en el medio de la siguiente forma: las cabezas de lectura/escritura de una unidad de disco o de cinta contienen electroimanes que cargan las partículas de hierro en el medio de almacenamiento cuando este pasa por la cabeza. Las cabezas de lectura/escritura graban cadenas de 1 y 0 cuando se alterna la dirección de la corriente en los electroimanes. Para leer la informaci6n de una superficie magnética, el proceso se invierte. Las cabezas de lectura/escritura pasan sobre el disco o la cinta sin flujo de corriente en el electroinman. Debido a que el medio de almacenamiento tiene una carga magnética pero la cabeza no, el medio de almacenamiento carga al imán en la cabeza, lo que causa el flujo de una pequeña corriente a través de la bobina en una u otra dirección, dependiendo de la polaridad de las partículas. La unidad de almacenamiento “siente” la dirección del flujo cuando el medio de almacenamiento pasa por la cabeza. Cinta magnética Las unidades de cinta son dispositivos de almacenamiento comunes en la mayoría de los computadores centrales y algunos computadores personales. Es obvia la razón del difundido uso de la cinta magnética como medio de almacenamiento: una cinta magnética corriente puede almacenar enormes cantidades de información en un espacio pequeño y a un costo relativamente bajo. La mayoría de los macrocomputadores emplean grandes carretes de cinta, pero la cinta de audio digita se está convirtiendo en la cinta preferida para almacenar datos en computadores pequeños. La cinta magnética tiene una desventaja clara: es un medio de acceso secuencial. Ya sea que la cinta contenga música o datos de un computador, el usuario debe pasar secuencialmente por la información, en el mismo orden en que fue grabada. La recuperación de información que está a la mitad de la cinta consume demasiado tiempo para la mayoría de las aplicaciones de cómputo modernas, ya que la gente espera una respuesta inmediata a sus mandatos. Por ello, el uso principal de la cinta magnética en la actualidad es para el respaldo de datos y algunas otras operaciones en las cuales el tiempo no es un factor decisivo. Unidad ZIP A principio de 1996, Iomega lanzó al mercado una unidad externa que se conecta a la PC mediante el puerto paralelo y maneja un medio de almacenamiento removible y reescribible muy similar al diskette de 31/2, pero con una capacidad de 100 MB, disponible a un precio bastante adecuado, a diferencia de otros productos de similares características. Un diskette Zip alberga 70 veces más que un diskette convencional, achicando el espacio entre las pistas y utilizando un formato de bajo nivel de muy alta precisión que ya viene de fábrica. La unidad Zip es un híbrido entre una unidad de diskettes convencional y un disco rígido. Con una velocidad de rotación de 2.945 RPM y un tiempo promedio de acceso de 29 ms, logra un rendimiento 8 veces superior al de una unidad de diskettes. Incorpora un buffer de 32 KB para mejorar la transferencia de datos. El principio de funcionamiento de la unidad y el aspecto del diskette son muy similares al de las unidades de diskettes, es también de tecnología magnética. Las unidades Zip se presentan como un medio de almacenamiento intercambiable con una muy buena relación precio/prestaciones, por lo que esta sustituyendo parcialmente al antiguo diskette. Las primeras unidades eran externas y con conexión al puerto paralelo, luego aparecieron para SCSI. Mas adelante, aparecieron versiones internas para SCSI o IDE. En 1999 aparecieron unidades con diskettes de 250 MB de capacidad.
Discos magnéticos Por fortuna, hay una alternativa a la cinta como medio de almacenamiento: el disco magnético. A partir de finales de 1970 y hasta principios de 1980 el disco flexible era el principal dispositivo de almacenamiento utilizado por las microcomputadoras. La unidad de disco del computador puede recuperar información rápidamente de cualquier parte del disco magnético, sin importar el orden en que fue grabada, de la misma forma que puede seleccionar casi al instante cualquier pista en un disco compacto (CD). Gracias a su capacidad de acceso aleatorio, los discos son por mucho el medio más popular para el almacenamiento de datos. La mayoría de los usuarios de computadores están familiarizados con el diskette, una pequeña oblea de plástico flexible, con sensibilidad magnética, encerrada en un paquete de plástico que puede ser rígido o flexible. Casi todos los computadores personales tienen al menos una unidad de disco que permite al computador escribir y leer diskettes. Por ello, los diskettes eran el medio casi universal para la transferencia de información entre máquinas y para la distribución del software comercial. Los diskettes son económicos, prácticos y confiables, pero tienen la capacidad de almacenamiento reducida y su velocidad no es la necesaria para trabajos de gran magnitud.
Dispositivos de almacenamiento óptico La continua necesidad de mayores capacidades de almacenamiento, ha llevado a los fabricantes de hardware a una búsqueda contínua de medios de almacenamiento. Aunque leer información de un medio óptico es una tarea relativamente fácil, escribirla es otro asunto. El problema es la dificultad para modificar la superficie de un medio óptico. A diferencia de los medios magnéticos donde cualquier punto en la superficie es fisicamente igual a cualquier otro, aun cuando haya información en él, en los medios ópticos, la superficie esta fisicamente perforada para reflejar o dispersar la luz del láser. Los dispositivos de almacenamiento óptico enfocan el rayo láser sobre el medio de grabación: un disco girando. Algunas áreas del medio reflejan la luz del láser dentro del sensor mientras que otras las dispersan. El punto que refleja la luz dentro del sensor es llamado pozo y el que dispersa plano. Además, como en una grabación fonográfica, la informaci6n en el disco óptico queda permanentemente grabada en la superficie del mismo. Al igual que en un disco magnético, la pista de un disco óptico se divide en sectores, pero los sectores tienen la misma longitud. Por lo tanto, la unidad tiene que disminuir la rotación del disco para permitir a las cabezas leer la información almacenada en los sectores más cercanos al centro del disco. Al aumentar la popularidad del multimedia, incluso un disco duro con gran capacidad se llenará rápidamente con sonidos, imágenes color, secuencias de ideo y otros elementos que requieren gran cantidad de espacio de almacenamiento. Para este tipo de aplicaciones, los discos ópticos son una alternativa. Una unidad de disco óptico usa rayos láser en lugar de imanes para leer y escribir la información en la superficie del disco. Aunque aún no son tan rápidos como los discos duros, los discos ópticos tienen mucho más espacio para almacenar datos. Quienes los usan se refieren a ellos en términos de gigabytes. CD-ROM Las unidades de CD-ROM son unidades óticas capaces de leer CD-ROM, discos de datos físicamente idénticos a un disco compacto musical. La semejanza entre los CD de audio y datos no es casual; permite que las unidades de CD-ROM reproduzcan música bajo el control del computador. Un CD-ROM puede almacenar todo una enciclopedia con fotos y le sobra espacio para sonidos y pequeñas secuencias de ideo. Una secretaria que teclee 90 palabras por minuto, ocho horas diarias, necesitaría más de ocho años para llenar un CD-ROM. Pero, son unidades sólo de lectura; no pueden usarse como dispositivos de almacenamiento secundario.
La información se almacena gracias a un láser de gran potencia que desgasta la superficie de un CD virgen produciendo una serie de hendiduras que luego serán interpretadas por otro láser de menor intensidad, mirando el reflejo de este haz de luz. El disco de aluminio esta recubierto por una capa de plástico, que evita que se raye la superficie de aluminio. Uno de los mayores problemas es que el polvo y la suciedad afecta negativamente el funcionamiento del láser y del resto de lentes. WORM o Escritura única, Lectura Múltiple Las capacidades de los CD-ROM han inducido a los fabricantes a desarrollar nuevas tecnologías de dispositivos ópticos regrabables. Las unidades WORM utilizan láser para leer la información grabada en la superficie del disco, pero el usuario puede escribir información una sola vez en un disco nuevo; sin embargo, después de haber escrito la información, no puede ser cambiada, almacena registros permanentes. Este disco puede mantener 650 MB de informaci6n en condiciones legibles por mas de 30 años, mucho mas de lo posible en un medio magnético. MO o Medios Magnéticos - Ópticos Los discos magnéticos ópticos, combinan las mejores características de la tecnología de grabación magnética y óptica. Un disco MO tiene la capacidad de un disco óptico pero puede ser regrabable al igual que un disco magnético. El medio que los MO utilizan es diferente a los discos ópticos o magnéticos. El disco esta cubierto con cristales metálicos magnéticamente sensibles colocados bajo una delgada capa de plástico. En su estado normal, el plástico cubre los cristales sólidos, evitando que se muevan. Para escribir informaci6n en el disco, un láser de alta potencia es dirigido hacia la superficie del medio, y es capaz de ablandar la cubierta de plástico del disco mientras que un imán alinea los cristales bajo la superficie ablandada, cambiando su orientaci6n. Cuando el imán cambia la orientación de los cristales magnéticos en la superficie de un disco MO, algunos de éstos son alineados de tal forma que reflejan la luz de láser hacia un sensor y otros son orientados de tal forma que no la reflejan. Para leer la informaci6n, un láser de menor potencia lee la alineación de los cristales. Cuando pasa la pista bajo el rayo, algunos de los cristales reflejan la luz del sensor y otros no, creando la secuencia de 1 y 0 que la computadora reconoce como datos. Actualmente, los discos MO vienen disponibles en varios tamaños y capacidades, son como los disquetes de 3 ½ pero con una capacidad superior a 1 GB. No son tan rápidos como los discos duros, sin embargo su desempeño es muy bueno y son portátiles. Entre sus ventajas podemos mencionar: rapidez, muy fiables, portables, de lectura y escritura, buena relación costo beneficio; y como desventaja se puede mencionar que no son muy extendidos. DVD: El sucesor del CD Como el tamaño de las aplicaciones sigue creciendo, se hace necesario buscar nuevas tecnologías y mecanismos para almacenar información sin ocupar mayor espacio. Es así como, hacia fines de 1995, diez compañías unieron sus esfuerzos para crear un estándar unificado para un nuevo formato de discos compactos que se llamó DVD (Digital Video Disk - Disco de video digital). La idea del DVD es ofrecer un medio de almacenamiento óptico con idénticas características físicas que el CD pero con mayor capacidad y con la posibilidad de ofrecer una película completa de video digital en un solo disco compacto con excelente calidad de audio y video. El DVD de menor capacidad ofrece 4,7 GB (7 veces mas que un CD convencional). Los pocitos del DVD ocupan la mitad del espacio que ocupan los de un CD y la distancia entre las pistas también es mucho menor por lo que el DVD posee una densidad de datos de casi 35.000 TPI.
Las unidades lectoras de CD utilizan un rayo láser infrarrojo con una longitud de onda de 780 nm (nanometro = 10-9 metros), mientras que las unidades de DVD usan uno que emite una luz roja visible con una longitud de onda que esta entre 635 y 650 nm. Al ser menor facilita la lectura de los pocitos más pequeños y mas juntos. El sistema de lentes se ha mejorado para que actúen con mayor precisi6n. Las unidades DVD son totalmente compatibles con los CD de audio y los CD-ROM. El DVD se presenta en cuatro capacidades diferentes en las cuales utiliza varias capas de datos de diferentes características. En algunas de ellas, el DVD se lee de los dos lados y en otras se utilizan dos capas de datos. Las capacidades disponibles son: 4,7 GB; 8,5; 9,4; y 17 GB. Pendrive El pendrive es una unidad de memoria flash USB, que surgió de la mano de la empresa Pen Drive. Al principio, tenían una capacidad casi ridícula (8 Mbytes) y un precio realmente elevado. Sin embargo, el coste de la memoria flash ha ido disminuyendo de manera asombrosa gracias a la explosión de las tarjetas para las cámaras digitales, PDA, reproductores MP3 y otros tantos dispositivos que la emplean. El resultado es que cada vez es más barata y se logra más capacidad en el mismo espacio. Así, ahora no es tan extraño encontrar una memoria flash USB de 1 ó 2 Gbytes. Acerca del funcionamiento, en el interior de uno de estos periféricos encontramos uno o varios chips de memoria flash, dependiendo de la capacidad, un driver para ésta y, por último, otro de entrada/salida para la interfaz USB. El resto del trabajo lo realizará el controlador software que tenga el sistema operativo que estemos ejecutando el cual se comunicará directamente con el dispositivo. La conectividad con el PC es por el puerto USB que esta integrado en el pen drive o mediante un cable añadido, la velocidad se presenta en todas sus versiones 1.0, 1.1 o 2.0, a más velocidad mas tasa de transferencia y menos tiempo de espera al copiar archivos en el pen drive. La capacidad de almacenamiento que ofrecen varia bastante, las hay desde 16 hasta 1 Gb de capacidad normalmente, aunque pueden ofrecer hasta 4 Gb de capacidad. La forma que tenga el pendrive no es algo que sea muy importante, pero los accesorios para poder llevarlo si lo son, algunos tienen una cuerda para llevarlo a forma de llavero, otros están incorporados a relojes, y otros sencillamente no tienen nada. Entre las opciones que pueden ofrecer los pendrive tenemos que vengan con reproductor de música, lo más común es que reproduzca MP3 y pueden traer grabadora de voz. La radio no viene integrada en el pen drive, sino que suele ser un aparato exterior que esta acoplado a los cascos, con el inconveniente de que su volumen es muy reducido. Algunos pen drive si que son capaces de emitir lo que están reproduciendo por una frecuencia de radio FM y así la puedes localizar en la radio del coche y escucharla por los altavoces del