Unidad Sistemas Computacionales


Figura 1 Buses etiquetados en un diagrama general de componentes Un bus



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Figura 1 Buses etiquetados en un diagrama general de componentes

Un bus es un recorrido a través

Un bus es un canal de transferencia de datos entre los componentes de una computadora. Consiste de dos segmentos: el bus de datos y la dirección de bus. El bus de datos transfiere los datos en sí, mientras que la dirección de bus transfiere datos referentes al destino de dichos datos. Todo bus tiene un ancho, una velocidad y una tasa de transferencia. El ancho se denomina también como tamaño de palabra y se mide en bits. Un bus de 8 bits tiene un ancho de 8 bits lo que significa que puede transferir simultáneamente 8 bits. Mientras mayor sea el tamaño de palabra, más datos se pueden transferir a la vez. Un bus con un tamaño de palabra de 64 bits puede transferir ocho veces más datos por segundo que lo que puede transferir un bus de 8-bits a esa misma velocidad.

La velocidad de un bus se mide en hertz (Hz), o ciclos por segundo.

La tasa de transferencia es la medida de la cantidad de datos que serán transferidos de un dispositivo a otro en un segundo. Los datos que viajan a través del bus pueden pasar a través de ranuras de expansión, puertos y cables. Para los buses que pueden ser "X-pumped" y/o "Y-channeled", la tasa más alta de transferencia es el tamaño de la palabra (en bytes) * velocidad * X * Y.

Una forma de mejorar la tasa de transferencia de datos, es transferir los datos múltiples veces durante un ciclo. En la siguiente tabla, X-pumped indica que los datos pueden ser transmitidos "X" veces en un ciclo. Otra manera de incrementar la cantidad de datos transferidos, es incrementar el número de canales usados para transferir los datos. Y-channeled indica que "Y" canales de datos son usados para transferir los datos. Además, mientras más cerca esté un componente al conjunto de chips, más rápido podrán ser transferidos los datos al conjunto de chips.



Las siguientes tablas enlistan varios buses llamados de acuerdo al dispositivo a través del cual pasan los datos.

Tipo de Bus

Lado Frontal

RDRAM

DRAM

PCI

AGP

Ancho (en bits)

64

16

64

32-64

32

Velocidad (MHz)

66-200

533

66-200

33-66

66-528

X-pumped

1-4

2

1-2

N/A

N/A

Y-channeled

N/A

1-2

N/A

N/A

Distancia del conjunto de chips

<0.1m

<0.1m

<1m

<1m

Tasa más alta de transferencia

528MBps-6.4GBps

2.1-4.3 GBps

528MBps-6.4 GBps)

132-528 MBps

264MBps-2.1GBps




Tipo de Bus

IDE

USB

Firewire

Ancho (en bits)

8

1

1

Velocidad (MHz)

33-133

variable

variable

X-pumped

N/A

N/A

N/A

Y-channeled

1-2

N/A

N/A

Distancia del conjunto de chips

<1m

<10m

<10m

Tasa más alta de transferencia (MBps)

33-266 MBps

12-480 Mbps

400-800 Mbps

Tabla 1 Comparación de buses

Las siguientes secciones brindan más información sobre los buses mencionados anteriormente.

El bus de lado frontal listado en la tabla anterior, es el bus en la tarjeta principal que transfiere los datos entre el CPU y el conjunto de chips. Aunque existen muchos buses del sistema viejos, la tabla muestra información para los procesadores Pentium. En las computadoras modernas, existe una gran diferencia entre la velocidad del bus del sistema y la velocidad interna del CPU que es mucho más rápido. Esto significa que uno de los principales obstáculos para un procesamiento más rápido es la tasa de transferencia del bus del sistema.

El bus RDRAM y el bus DRAM son ejemplos de buses de memoria. Debido a que el CPU extrae instrucciones y datos de la RAM, mientras más pequeña sea la diferencia entre las velocidades del bus del CPU y la RAM, más eficiente será el procesamiento. Por lo tanto, los buses de memoria son por lo general X-pumped o Y-channeled para incrementar su tasa de transferencia de datos, para igualarla con la del CPU.

Los siguientes dos buses en la tabla anterior están asociados con los dos tipos comunes de ranuras de expansión encontrados en las tarjetas principales. PCI (Interconexión de Componente Periférico -Peripheral Component Interconnect-) y AGP (Puerto Acelerador de Gráficos -Accelerated Graphics Port-). Una ranura de expansión que antes era común es la ISA (Arquitectura Estándar de la Industria -Industry Standard Architecture-). ISA era el bus original estándar para la transferencia de datos de las tarjetas de expansión al bus del sistema. El tamaño de la palabra o ancho de la trayectoria de datos en el bus ISA es de 16 bits, ejecutándose a 8 MHz. Este fue reemplazado por el PCI (PCI Express), que es más rápido y fue desarrollado por Intel. Para lectura adicional, se encuentra disponible el siguiente sitio: Intel's PCI Express Architecture.

El mayor uso para este avance fueron las tarjetas gráficas y de red. Anteriormente, la capacidad de las tarjetas gráficas y de red era limitada por la baja velocidad del ISA. El tamaño de la palabra para un bus PCI es 32 bits (estándar), ejecutándose a 33 MHz—dando a PCI arriba de 133MBps de ancho de banda. Actualmente PCI es el bus predominante para los sistemas más nuevos, la mayoría de los cuales ya no ofrecen ranuras ISA. De cualquier forma, las ranuras ISA aún continúan en muchas máquinas para permitir la migración de viejas tarjetas de expansión (como por ejemplo, una tarjeta especializada sintetizadora de sonido) a los sistemas actuales.

El puerto AGP (Puerto Acelerador de Gráficos - Accelerated Graphics Port), tiene la arquitectura del bus PCI, pero además proporciona una tarjeta de video con acceso rápido a la memoria del sistema. Hasta el momento AGP ha sido utilizada solamente para tarjetas gráficas, especialmente aquellas que llevan a cabo texturas y gráficas tridimensionales. AGP es un puerto muy veloz, que se ejecuta a 66 MHz con un tamaño de palabra de 32-bits, y una transferencia de 266 MBps. Las máquinas nuevas se anuncian con puertos AGP 2x/4x/8x. Esto significa que el resultado completo de las operaciones de la unidad se incrementa en un factor de dos a 533 MBps, en un factor de cuatro a 1.07 GBps, y en un factor de ocho a 2.14 GBps. Estas velocidades permiten que los diseñadores de tarjetas de video accedan a los datos de la memoria principal de la computadora y requieran menos video en RAM para soportar las operaciones de la tarjeta.

El bus IDE es la interfaz que transfiere los datos entre los dispositivos de almacenamiento y el conjunto de chips. Más adelante discutiremos más sobre el IDE.

Mientras que el resto de los buses enlistados en la tabla anterior se especifican en términos de tamaño de palabra, velocidad, y tasa de transferencia, el USB (Universal Serial Bus) y el Firewire (IEEE 1394) se especifican en diferentes términos. Transfieren datos un bit a la vez a una velocidad variable, la cual no se mide en MHz. La razón de transferencia pico es el único factor que los evalúa.

El USB1.1 es más rápido que las conexiones seriales estándar, con una tasa de transferencia pico de 12 MBps.

Mientras el puerto USB se considera un bus de baja velocidad diseñado para el manejo de periféricos de velocidad baja y mediana, la tasa de transferencia de FireWire está diseñada para periféricos externos de alta velocidad tales como los DVD-ROM y los discos duros.

Una extensión del USB-1.1 es el USB-2.0, que soporta tasas de transferencia de datos arriba de 480 MBps contra los 12 MBps en el USB-1.1. USB-2.0 es totalmente compatible con USB-1.1; incluso se pueden usar los mismos cables y conectores para ambas especificaciones de USB. Para permanecer competitivo, FireWire 800 (IEEE 1394b) respondió con tasas de transferencia de datos arriba de los 800 MBps, el doble que el FireWire 400 (IEEE 1394a).


2.2.3 Dispositivos de Entrada/Salida

  1. Dispositivos de Entrada

    1. Cámaras

    2. Videocámaras Digitales

    3. Escáneres

  2. Dispositivos de Salida: Monitores y Proyectores

    1. Monitores CRT

    2. Monitores LCD

    3. Proyectores

  3. Dispositivos de Salida: Impresoras

    1. Impresoras de Tinta

    2. Impresoras por Sublimación de Tinta

    3. Impresoras Láser

    4. Comparando Impresoras

Dispositivos de Entrada

Los dispositivos de entrada más comunes son el ratón y el teclado. Debido al incremento del ancho de banda y velocidad, y a la reducción de costos; otro tipo de dispositivos de entrada están siendo cada vez más usados. Algunos de ellos se presentan a continuación.



Cámaras

Cámara Digital

Permite que las fotos tomadas sean almacenadas en formato digital, las cuales pueden ser cargadas a la computadora.



Cámara de Web (Webcam)

Captura video en tiempo real y envía la imagen comprimida a la computadora o a otras computadoras a través de Internet. Al comprimir una imagen se reduce el tamaño de los datos de la imagen, así como la calidad. Mientras más se comprima la imagen, más pobre será la calidad de ésta. Es comúnmente utilizada para enviar imágenes en tiempo real, como en una videoconferencia. Como consecuencia de enviar video en tiempo real en una conexión de un ancho de banda reducido, la imagen no se ve muy clara.



Videocámaras Digitales

Actualmente se puede grabar video en formato digital utilizando poca compresión de la imagen (poca pérdida de la calidad de la imagen), el video puede ser cargado a la computadora sin presentar mayor pérdida de calidad de la imagen. El video también puede ser editado utilizando un software de edición de películas. Las imágenes grabadas por una cámara de video digital son más claras que aquellas capturadas por una cámara de Web (Webcam). Sin embargo, usar una cámara de video requiere de más ancho de banda que el requerido al grabar a través de una cámara de Web. Actualmente, muchas cámaras de video tienen una interfaz Firewire jack, para permitir que la computadora proporcione suficiente ancho de banda para que la cámara de video pueda enviar en tiempo real a la computadora, video moderadamente comprimido.



Escáneres

Se puede convertir una imagen física en 2-D (por ejemplo, una fotografía o una copia en papel de una imagen), en una imagen digital que pueda ser vista y editada en tu computadora. Por ejemplo, puedes usar un escáner para convertir una foto física en una foto digital, y enviar la foto digital a un amigo a través de Internet.


Dispositivos de Salida: Monitores y Proyectores

Los monitores y proyectores son dispositivos típicos para ver resultados en una pantalla.



Monitores CRT

Los monitores CRT (Tubo de Rayos Catódicos -Cathode Ray Tube- eran el tipo más común de monitores de computadora, hasta que los monitores de LCD (que se discutirán más adelante) empezaron a ganar popularidad. Los monitores CRT usan tres haces de electrones para crear los colores rojo, verde y azul. Para generar el color blanco, los tres haces son disparados simultáneamente. Para crear el color negro, los tres haces son apagados. Los otros colores son creados usando diferentes mezclas de estos tres haces de color. Los tubos de rayos catódicos también se encuentran en los conjuntos de TV convencionales.



Monitores LCD

Los monitores LCD (Pantalla de Cristal Líquido -Liquid Crystal Display-) producen imágenes al manipular luz dentro de una pequeña capa de celdas de cristal líquido. También son conocidos como pantallas planas. Comparados con los monitores CRT, éstos son compactos, más ligeros y fáciles de leer. También emiten menos radiación que los monitores CRT. Los monitores LCD son usados en las computadoras de bolsillo y de escritorio. Aunque son principalmente considerados dispositivos de salida, los monitores LCD también pueden servir como dispositivos de entrada, y son llamados monitores sensibles al tacto (touch-screen).



Proyectores

Los proyectores permiten que las imágenes del monitor de la computadora sean ampliadas y proyectadas en una pantalla más grande. Los proyectores modernos usan dos tipos de tecnologías, el sistema LCD (también usando en los monitores que mencionamos anteriormente) y el sistema Procesamiento Digital de Luz - Digital Light Processing (DLP). Con el sistema LCD, las imágenes son proyectadas como rayos de luz a través de una capa de celdas de cristal líquido. Por otro lado, el sistema DLP usa pequeños espejos que residen en un microchip especial llamado DMD (Dispositivo Digital de Micro-espejos, Digital Micromirror Device). Las imágenes creadas usando DLP son más suaves y tienen un mejor contraste que aquellas creadas usando LCD.



Dispositivos de Salida: Impresoras

Existen varios tipos de impresoras que desempeñan una variedad de funciones. Esta sección compara y contrasta los cuatro tipos principales de impresoras.



Impresoras de Tinta

Actualmente se encuentra disponible una gran variedad de impresoras de tinta. Usan inyección de tinta, burbujas de inyección de tinta y otras tecnologías, pero al final, todas desarrollan la misma función: inyectan y pintan la página con color. Originalmente las impresoras de tinta sólo ofrecían impresiones en negro, pero actualmente éstas son difíciles de encontrar. Las tintas de color se han vuelto más económicas y fáciles de producir, y la "calidad de fotografía" se ha convertido en una promesa de venta atractiva para las impresoras de tinta. Estas impresoras se clasifican de acuerdo a su resolución y profundidad del color. La profundidad de Color es el rango de colores que cualquier gota puede representar. A diferencia de la resolución de un monitor, que es una medida de los píxeles en la pantalla, la resolución de una impresora se mide en dpi que es el número de puntos por pulgada (horizontal o verticalmente) que una impresora puede colocar en una página. Algunas veces el dpi es el mismo tanto horizontal como vertical (por ejemplo: 1200 dpi). Otras veces, el dpi horizontal y vertical difiere, como en un dpi de 1440x720.

Por lo general, las impresoras usan un proceso de cuatro colores, CMYK (Cian, Magenta, Amarillo y Negro), es decir, un tipo de azul, magenta, amarillo y negro; que a su vez producen más colores. Algunas veces se usa un proceso de tres colores, ya que se excluye el color negro porque éste se puede producir mezclando los otros tres colores. En una impresora típica, cada punto está compuesto por una o dos gotas de tinta, resultando alrededor de 15 colores.

También se pueden producir más colores colocando varias gotas de diferente color en un solo punto. Hewlett-Packard trata de alcanzar una mejor calidad incrementando la profundidad del color en sus impresoras, haciendo capas con varias gotas de colores dentro de un solo punto, para crear una mejor calidad de la imagen. Puedes revisar el artículo sobre la Tecnología de las capas de color de HP.



Impresoras por Sublimación de Tinta

Las impresoras por sublimación de tinta son usadas principalmente para imprimir imágenes de alta calidad, como las de un laboratorio fotográfico. En la sublimación de tinta se utilizan los cuatro colores: cian, magenta, amarillo y negro. En contraste con las impresoras de tinta, en lugar de utilizar muchas gotas de los colores CMYK para crear un color específico, es posible utilizar la impresión de tono-continuo de la imagen. Esto significa se pueden variar las mezclas de las tintas de color CMYK para representar colores diferentes, logrando una calidad fotográfica. La cabeza de la impresora calienta y vaporiza las tintas, para permitir que permeen a la superficie brillante del papel de impresión, antes de que se solidifique. En la sublimación por tinta, los colores de impresión son integrados con el papel.



Impresoras Láser

Las impresoras láser usan cartuchos de tóner que contienen tóner, es decir, un polvo colorido. La impresora láser usa un haz de luz para cargar la imagen de la página en un tambor fotoeléctrico. Cuando el papel corre a través de la impresora entre el tambor y el cartucho de tóner, la carga electro-magnética del tambor, recoge el tóner y lo transfiere hacia el papel. Un sistema de calor y presión pega el polvo a la página.



Comparando Impresoras

A continuación se muestra una tabla comparando los tipos de impresoras. El costo y calidad pueden ser relativos.



Tecnología de Impresión

Precio de la máquina

Precio de los Consumibles (por ejemplo, tinta, papel)

Calidad de Impresión de Texto

Calidad de Impresión de Imagen

Velocidad

Uso Típico

Tinta (blanco/negro)

$

##

**

*

mediana

Casa

Tinta (color)

$

###

***

***

lenta

Casa

Sublimación de Tinta

$$$$$

####

**

****

lenta-mediana

Laboratorios de Fotografía

Láser (blanco/negro)

$$-$$$$

#

****

*

rápida-muy rápida

Oficina pequeña / oficina en casa

Láser (color)

$$$-$$$$$

##

***

** - ***

mediana-rápida

Oficina (por ejemplo, el departamento de mercadotecnia)

Tabla 1 Comparación de impresoras

En general, debes seleccionar una impresora basándote en el uso que le darás. Para una oficina en casa, una impresora láser te ofrecerá el más bajo costo por página (cpp) de todas las impresoras, haciéndola económica en el largo plazo, pero con un costo elevado del equipo. Pero si no vas a imprimir muchas hojas en casa, debes considerar adquirir una impresora de inyección de tinta.



2.3 Dispositivos de Almacenamiento

¿Por qué la computadora requiere almacenar archivos en la unidad de disco duro? ¿Por qué no mantener todo en la memoria RAM? Existen dos razones. La primera es que la memoria RAM es volátil: los datos están representados por cargas eléctricas y se pierden cuando la electricidad se apaga. Un disco duro almacena la información al magnetizar partículas microscópicas en la superficie del disco, de modo que los datos persisten aún y cuando se apaga la electricidad. La segunda razón por la que las unidades de disco duro son útiles es porque tienen mucha mayor capacidad que la RAM. Actualmente una computadora personal típica tiene al menos 128 megabytes de memoria RAM y 40 gigabytes de almacenamiento en disco. La capacidad del disco es más de 300 veces lo que puede caber en la RAM. Por lo tanto, aún y cuando las unidades de disco duro son lentas comparadas con la RAM, son un componente importante de tu sistema computacional.



Secuencia de Lecturas:

  1. Parsons/Oja, Capítulo 2-Sección C (páginas 74-85). Objetivo de Aprendizaje: Conocer la variedad de medios de almacenamiento, magnéticos y ópticos, usados por las computadoras modernas.


  2. 2.3.1 Interfaces de los Controladores de Disco. Objetivo de Aprendizaje: Conocer la interfaz IDE (Electrónica de Unidades de Disco Integradas -Integrated Drive Electronics) usada para conectar discos a sistemas computacionales PC. (El controlador de disco es responsable de la operación física del mecanismo de la unidad y de la transferencia de bytes entre la unidad y la memoria principal.)


  3. 2.3.2 Almacenamiento Masivo. Objetivo de Aprendizaje: Conocer las diferencias básicas entre los tipos de almacenamiento masivo, comparándolos entre ellos.

2.3.1 Interfases de los Controladores de Disco

  1. Interfaz IDE

  2. Maestro/Esclavo EIDE

Existen muchas interfaces comunes para conectar un dispositivo de almacenamiento a una computadora. En la sección 2.2.1 Cómo Conectar los Dispositivos Periféricos ya estudiamos el USB y el FireWire. Otra interfaz común que aún no hemos discutido es el IDE (Electrónica de Unidades de Disco Integradas -Integrated Drive Electronics-). Un IDE es la interfaz que permite que los datos se transfieran entre los dispositivos de almacenamiento y el conjunto de chips. El IDE está diseñado específicamente como una interfaz de disco, mientras que el USB y el FireWire pueden ser la interfaz con otros dispositivos aparte de los de almacenamiento, como cámaras digitales e impresoras.

A continuación se muestra un diagrama que ilustra el controlador de disco, la interfaz IDE, y los dispositivos de almacenamiento, con respecto a otros componentes de un sistema computacional. Observa que la funcionalidad del controlador de disco está generalmente integrada en el conjunto de chips.





Figura 1 Interfaz del controlador de disco y los dispositivos de almacenamiento

Interfaz IDE

La interfaz IDE ofrece una solución estándar para que los dispositivos de almacenamiento se conecten a la computadora. El controlador para el IDE está por lo general integrado dentro de la unidad de disco o del CD-ROM, y el controlador dirige la forma en que el disco duro almacena y accede los datos. Antes de que el IDE fuera desarrollado, los controladores y los discos duros estaban separados y no estaban estandarizados. Esto significaba que un controlador desarrollado por un productor podía no trabajar con el disco duro de otro productor. El tener los controladores y el disco duro separados también producía una calidad de señal pobre y un desempeño no adecuado. Por lo tanto, el IDE se creó como una manera de estandarizar el uso de los discos duros en las computadoras, combinando el controlador y el disco duro.

En 1984, IBM introdujo la computadora AT cuyo disco duro tenía combinada la unidad y el controlador. Para conectarlo a la unidad del sistema se utiliza un cable de cinta plana, resultado de la combinación unidad/controlador, creando la interfaz ATA (Conexión AT -AT Attachment).

Pronto, otros productores comenzaron a ofrecer unidades IDE basadas en el estándar ATA desarrollado por IBM. Así, IDE se convirtió en el término que cubre todo el rango de dispositivos integrados unidad/controlador. Como casi todas las unidades IDE están basadas en la ATA, los dos términos se usan de manera intercambiable.



EIDE Maestro / Esclavo

EIDE es un IDE Mejorado (Enhanced IDE), una versión más nueva del estándar de la interfaz de dispositivos de almacenamiento masivo IDE. Este evolucionó a la especificación ATA/33, luego a la ATA/66, ATA/100, y la revisión reciente es la Ultra ATA/133. El número asociado con la especificación ATA indica la tasa pico de transferencia de datos. El Ultra ATA/133 puede transferir datos a una tasa máxima de 133 MBs. La siguiente generación ATA es el ATA Serial. Sus características incluyen una tasa pico de transferencia de datos de 150MB/s, cables delgados para fácil enrutamiento, un sistema mejorado de enfriamiento dentro de la unidad del sistema, y conectores "hot-pluggable".

La interfaz EIDE proporciona un conjunto de dos puertos IDE (Integrated Device Electronics). Un puerto se define como primario y el otro como secundario. Cada puerto del cable contiene dos conectores y cada conector puede conectar un dispositivo. Por lo tanto, se pueden acomodar cuatro dispositivos, dos en puerto primario y dos en puerto secundario. Para distinguir entre los dispositivos de un mismo puerto IDE, a un dispositivo se le llama maestro y al otro esclavo de tal manera que se designan maestro primario, esclavo primario, maestro secundario y esclavo secundario.

En caso que solamente exista un dispositivo conectado, no es necesario especificar si es maestro o esclavo. Cuando están conectados dos dispositivos se necesita asignar uno como maestro y otro como esclavo. Para hacer las asignaciones es necesario colocar un interruptor o jumper en la unidad. En sistemas viejos, el dispositivo se debe agregar a la configuración de la máquina a través del programa de configuración (setup). Puede ser necesario que el usuario consulte la documentación de su computadora para aprender cómo entrar al programa de configuración. Generalmente, si se oprime F2, ESC o DELETE al iniciar la computadora, se entra al programa de configuración en vez de cargar el sistema operativo (aplica para las computadoras Pentium que utilizan el sistema operativo Windows). Sin embargo, la mayoría de los sistemas nuevos pueden detectar automáticamente que se añadió un dispositivo y configurarlo apropiadamente.

Por lo general, los dispositivos IDE ya están preparados para la configuración maestro/esclavo. Para conocer la denotación particular de un dispositivo es necesario consultar su documentación. Si es necesario conectar el dispositivo en una posición diferente a la original, es posible que se tenga que configurar de nuevo. Consulta la documentación del dispositivo para reconfigurarlo.

2.3.2 Almacenamiento Masivo


  1. ¿Cómo Difieren los Dispositivos de Almacenamiento Masivo, de la RAM?

  2. Confiabilidad de la Unidad de Disco

  3. Medios Ópticos: CD vs. DVD

  4. Medios Magnéticos

  5. Medios Ópticos vs. Magnéticos

  6. Estado Sólido

  7. Comparando Almacenamientos

¿Cómo Difieren los Dispositivos de Almacenamiento Masivo, de la RAM?

Los dispositivos de almacenamiento masivo (discos magnéticos, discos ópticos, y cintas magnéticas) tienen tiempos de acceso lentos y bajas tasas de transferencia. Estos se encuentran localizados lejos del procesador y no se encuentran tampoco en la tarjeta principal. (¡Algunas veces ni siquiera se encuentran en la misma caja de la tarjeta principal!). Pero, las tecnologías de almacenamiento masivo también tienen muchas ventajas importantes:



  1. Son no-volátiles—lo que significa que la información no se pierde cuando se apaga la electricidad.

  2. Tienen capacidades grandes, medidas en billones o incluso trillones de bytes.

  3. Su costo por bit almacenado es mucho más bajo que el de la RAM.

  4. En algunos casos usan medios removibles que pueden ser insertados en una unidad, utilizados cuando son requeridos y luego eliminados de la unidad, o bien enviados por correo a un amigo. Han aparecido muchas nuevas tecnologías de discos removibles desde el disco flexible de 3.5 pulgadas (1.44MB). La Unidad Zip de Iomega utiliza discos removibles con capacidades de 100 a 750 MB, y la unidad de CD de Lectura/Escritura utiliza discos ópticos grabables con una capacidad de almacenamiento de 650 MB o 700 MB. En estos días, las unidades flash compactas (también llamadas ThumbDrive) que se conectan a los puertos USB han tomado el lugar de los disquetes o discos Zip. Actualmente pueden encontrar en el mercado fácilmente memorias de 1, 2, 4, 8 GB o más. En el extremo superior, se pueden encontrar discos duros externos con 600 GB de capacidad de almacenamiento. Estos tipos de unidades son actualmente populares para hacer copias de seguridad de los discos duros de los sistemas, o para transferir archivos de datos de gran tamaño de un sitio a otro. Por parte de los dispositivos ópticos, actualmente se cuentan con discos DVD regrabables de doble capa con una capacidad de almacenamiento de 8.5 GB o más. Conforme se ha incrementado la capacidad de los discos duros y ha madurado la tecnología de los discos ópticos, la creación de respaldos en discos ópticos grabables se ha convertido en una alternativa popular.

Confiabilidad de la Unidad de Disco

El mercado de las unidades de disco duro es altamente competitivo porque existe una gran demanda de los consumidores de discos con grandes capacidades, altas tasas de transferencia, y bajo costo. Para cumplir estos objetivos, los productores de discos están continuamente avanzando en lo más nuevo de coberturas magnéticas, magnetos más fuertes y tecnología ultra-limpia de fabricación.

Para alcanzar altas tasas de transferencia de datos, una unidad de disco duro tiene que girar muy rápido: de 4,000 a 15,000 rpm (revoluciones por minuto). Además, los parches magnéticos que almacenan los bits de datos en el disco duro, tienden a ser pequeños y están empacados muy juntos. Por lo tanto, para leer de manera precisa estos pequeños bits girando a tan alta velocidad, la cabeza de lectura/escritura debe estar muy, muy cerca de la superficie del disco. La cabeza pasea en un amortiguador de aire, y la distancia entre esta y la superficie del disco es menor que el ancho de un cabello humano—menos que el tamaño de una partícula de polvo. De hecho, si la cabeza encuentra una partícula sobre la superficie del disco, mientras el disco está girando a tantos miles de rpm, la cabeza se estrellará en el disco, dañándose y dañando la capa magnética del disco. Por eso es importante respaldar los datos en una cinta u otro disco de manera regular.

Una especificación común para medir la confiabilidad de la unidad de disco es el MTBF (Tiempo Medio Entre Fallas -Mean Time Between Failures-), el tiempo promedio (en horas) que se espera que un dispositivo funcione antes de tener una falla. Por lo general, las unidades de disco para las PC tienen rangos de MTBF de aproximadamente 500,000 horas, 57 años. Sin embargo, el MTBF es un estimado teórico, porque las unidades no han existido tanto tiempo como para verificar su tiempo de vida esperado. El grado MTBF debe ser usado en conjunto con la vida útil. La vida útil es el tiempo que transcurre antes de que ocurra una falla, debido al uso creciente y al desgaste de los dispositivos. Es el tiempo que el productor predice que el disco podría durar. Al comprar discos, usa la vida útil como un estimado más preciso de lo que el disco va a durar antes de que ocurra una falla.



Medios Ópticos: CD vs. DVD

Los datos en un medio óptico se leen y escriben usando un haz de luz láser. Los discos compactos (CD) y los discos de video digital (DVD) son discos ópticos. Un DVD es una forma mejorada de un CD. Los dos tipos de discos son físicamente del mismo tamaño, pero difieren en el formato. Los DVD tienen mucha más capacidad, la cual alcanzan de dos formas. Primero, los DVD tienen pistas más angostas, por lo que pueden incluir más pistas en el mismo tamaño de disco. Tanto los CD como los DVD se leen usando la luz de un láser. El láser del CD es rojo, mientras que el láser del DVD es azul. La luz roja tiene una longitud de onda más larga que la luz azul. El láser azul puede así producir un haz de luz más pequeño, permitiendo que enfoque las pistas más delgadas del DVD. La segunda forma en la que un DVD logra una capacidad mayor que un CD es utilizando varias capas de pistas. El láser azul no solo es más angosto, sino que también es más poderoso. Su haz de luz puede penetrar el plástico y enfocar a diferentes profundidades. Los DVD que tienen doble-capa en realidad tienen dos conjuntos de pistas en un lado del disco, una bajo la otra. El haz de luz puede enfocarse en la capa superior o inferior. Esto duplica la capacidad de un lado de un disco de DVD. También es posible colocar pistas en ambos lados de un DVD. Un DVD DLDS (Doble Capa Doble Lado -Double Layer Double Side-) usa capas dobles y puede leer discos por ambos lados, ofreciendo cuatro veces la capacidad de una unidad SLSS (Lado y Capa Sencilla - Single Layer Single Side-).

Los CD tienen dos formatos de grabación, CD-R y CD-RW. El libro de texto de Parsons y Oja menciona los DVD grabables, sin embargo existen múltiples formatos estándar para esto. Así pues, mientras que los CD-R y los CD-RW son legibles en la mayoría de las unidades de CD o DVD, los DVD grabables pueden no ser legibles para algunas unidades de DVD. Por esta razón, los usuarios que graban datos en medios ópticos para una distribución masiva (por ejemplo, para el lanzamiento de un nuevo paquete de software), pueden por ahora limitarse al uso de CD, a pesar de que tienen menor capacidad que los DVD. Los DVD son usualmente utilizados como un medio para presentaciones multimedia que combinan sonido con gráficos, como las películas.

Medios Magnéticos

Los medios magnéticos varían desde algunos de los dispositivos de almacenamiento más pequeños, como los discos flexibles, a los dispositivos de mayor capacidad como las unidades de disco duro. El disco flexible ya no es utilizado para distribuir sistemas operativos, debido al tamaño de los sistemas operativos actuales. La última distribución importante de Windows usando discos flexibles fue Windows 95, el cual ocupaba 30 disquetes.

Los discos zip, unidades de almacenamiento removibles producidos por Iomega, permiten a los usuarios almacenar muchísimo más datos que los que puede almacenar un disco flexible, a pesar de que los discos zip no son físicamente mucho más grandes que los discos flexibles. Estas unidades fueron muy populares, y muchos equipos incluían una unidad de zip como equipo estándar. Sin embargo, su uso ha declinado debido a la amplia disponibilidad de unidades CD-RW y DVD-RW y al reducido costo de los discos CD-R y DVD-R.

Actualmente, se están produciendo unidades portátiles más pequeñas y con capacidad más grande. Por ejemplo, el dispositivo de almacenamiento Mini USB de Iomega ofrece 64MB, 128MB, o 256MB de capacidad de almacenamiento en un dispositivo del tamaño de la llave de un carro. Otro dispositivo de almacenamiento portátil ofrecido por Iomega es el disco duro externo HDD para computadora de escritorio el cual es tamaño bolsillo. Está disponible en 40GB, 80GB, o 120GB de capacidad de almacenamiento. Ambos dispositivos pueden conectarse a un puerto USB o FireWire. Para las computadoras portátiles, se puede usar un Microdrive, el cual está construido sobre tarjetas CompactFlash que pueden ser conectadas en un dispositivo con una ranura PCMCIA, comúnmente encontrada en las computadoras portátiles. Puede guardar arriba de 4GB de datos en una unidad del tamaño de una caja de cerillos.

Las unidades fijas de disco duro continúan siendo el principal medio de almacenamiento de las computadoras actualmente. Pueden guardar más datos que cualquiera de los tipos removibles, ópticos o magnéticos. En la mayoría de las máquinas personales, el sistema operativo, los programas de aplicaciones, y los datos del usuario, todos se encuentran en el disco duro. Las unidades de disco duro más pequeñas hoy en día, que se encuentran por lo general en las computadoras portátiles, guardan alrededor de 20 GB. Cuando se compran por separado, los discos duros tienen una capacidad de 20 GB a alrededor de 300 GB, con el límite incrementándose continuamente año tras año. Otra característica importante al comparar unidades de disco duro, es la velocidad a la cual gira una unidad de disco, debido a que esto limita la tasa a la cual pueden transferirse los bits entre la unidad y la computadora. Las unidades más lentas giran a 4200 rpm (por ejemplo: las computadoras portátiles); las más rápidas a 15,000 rpm. Si un disco duro va a ser utilizado en una aplicación cuyo desempeño sea crítico, como un servidor de bases de datos, la tasa de transferencia de datos es una consideración importante. Esta tasa será afectada por muchos otros factores además de la velocidad de rotación del disco y la latencia (tiempo que toma acceder el primer bit de datos) - como el tipo de controlador de disco seleccionado, y el tipo de arquitectura de memoria que la computadora usa. Revisa las secciones sobre benchmarking en 2.1.1 Processor Basics y 2.5.2 Bottlenecks para encontrar más información sobre este tema.

Medios Ópticos vs. Magnéticos

Comparemos brevemente las tecnologías de almacenamiento óptico y magnético. Los medios ópticos son más durables. No se dañan por el polvo o la humedad, ni son vulnerables a daños eléctricos (sin embargo, pueden deteriorarse por daños físicos, como por rasguños). La tasa MTBF de los medios ópticos oscila entre 30 y 300 años, mientras que los medios magnéticos utilizan propiedades magnéticas que tienen un MTBF de entre 3 y 7 años. Los medios ópticos también son más económicos por cada MB que los discos magnéticos. Una caja de CD-R en blanco es dos veces más cara que una caja de diez discos flexibles. Por otro lado, los discos magnéticos, con excepción de los discos flexibles, pueden grabarse y leerse más rápido que los discos ópticos. Toma aproximadamente 8 minutos llenar un CD grabable de 700 MB. Una unidad de disco duro puede almacenar la misma cantidad de datos en menos de un minuto. Finalmente, la mayoría de las unidades de disco duro ofrecen mayor capacidad que cualquier dispositivo óptico disponible actualmente.



Estado Sólido

Un tipo popular de almacenamiento portátil para dispositivos pequeños como cámaras digitales y PDA (Asistentes Digitales Personales -Personal Digital Assistants-) es la memoria flash. La memoria flash usa tecnología en estado sólido, usando partes no movibles dentro del chip. Los datos son grabados usando cargas electrónicas. Para re-escribir los datos, la memoria flash aplica campos eléctricos usando cableado del circuito para borrar secciones predeterminadas del chip, por lo que esas áreas pueden ser re-escritas.

Ejemplos de dispositivos de almacenamiento de memoria flash son las tarjetas CompactFlash y SecureDigital. La tarjeta CompactFlash usa un chip del controlador, el cual puede incrementar el desempeño en dispositivos con procesadores lentos, y chips de memoria flash. Su capacidad de almacenamiento está entre 4MB y 4GB (sin embargo, las que tienen capacidad grande son muy caras). Una tarjeta SecureDigital es más pequeña y delgada que una caja de fósforos. Su capacidad de almacenamiento está entre 4MB y 32 GB, e incrementándose cada año.

Comparando Almacenamientos

Existen muchas formas de almacenar datos. Por ejemplo, actualmente existen tres tipos de unidades de CD y cinco tipos de unidades de DVD. La siguiente tabla muestra los tipos más comunes de almacenamiento disponibles en la actualidad. Los medios de almacenamiento magnético puede leerse y escribirse muchas veces, pero algunos medios ópticos son de sólo lectura, y otros permiten que sólo se escriba sobre ellos una sola vez (pero pueden leerse muchas veces.)



Nombre

Tipo

Capacidad

Capacidad de escritura

Disco flexible de Alta-densidad

Magnético

1.44 MB

Ilimitada

tarjeta SecureDigital

Estado Sólido

128 MB- 32GB

Mucha

tarjeta CompactFlash

Estado Sólido

128 MB - 64 GB

Mucha

Super flexible (super floppy)

Magnético

120 o 240 MB

Ilimitada

Dispositivo de almacenamiento USB (ThumbDrive)

Estado Sólido

256, 512 MB, 1, 2, 4, 8 GB o más

Mucha

CompactFlash como Microdrive

Magnético

340 MB a 8 GB

Ilimitada

Disco Iomega Zip

Magnético

100, 250, o 750 MB

Ilimitada

CD-ROM

Óptico

650 o 700 MB

Sólo lectura

CD-R

Óptico

650 o 700 MB

Escribe sólo una vez

CD-RW

Óptico

650 o 700 MB

Mucha

Disco Iomega Jaz

Magnético

1 o 2 GB

Ilimitada

DVD+/-R

Óptico

4.7 GB

Escribe sólo una vez

DVD+/-RW

Óptico

4.7 GB

Mucha

DVD+R DL (dual layer)

Óptico

8.5 GB

Escribe sólo una vez




DVD-ROM (SLSS)

Óptico

4.7 GB

Sólo lectura

DVD-ROM (DLSS o SLDS)

Óptico

8.5 GB

Sólo lectura

DVD-ROM (DLDS)

Óptico

18.8 GB

Sólo lectura

Unidad de disco duro interno

Magnético

20 GB o más

Ilimitada

Unidad de disco duro externo

Magnético

20 GB o más

Ilimitada

Tabla 1 Comparación de la capacidad de almacenamiento

2.4 Juntando los Componentes de Hardware

Esta sección te ayudará a entender cómo trabajan juntos todos los componentes y te proporcionará las herramientas para comparar el precio y desempeño de diferentes modelos de computadoras. También examinarás las especificaciones para diferentes componentes de una computadora (procesador, memoria, monitor, unidad de disco duro, etc.) y aprenderás a tomar decisiones de compra inteligentes.



Secuencia de Lecturas:

  1. 2.4.1 ¿Cómo Trabajan Juntos los Componentes?. Objetivo de Aprendizaje: Conocer de qué forma los componentes presentados en esta unidad trabajan unos con otros para permitir el funcionamiento de la computadora.


  2. 2.4.2 Lab: Investigando un Sistema Computacional. Objetivo de Aprendizaje: Conocer cómo utilizar la red para investigar acerca de un tipo específico de sistema computacional, buscando la revisión de productos. 


  3. 2.4.3 Lab: Configuración En Línea. Objetivo de Aprendizaje: Conocer cómo usar la red para investigar la configuración y precio de una computadora que estás considerando adquirir.

2.4.1  ¿Cómo Trabajan Juntos los Componentes?

El siguiente diagrama resume la forma en que los componentes presentados en esta unidad trabajan juntos.







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