Desde el principio de los tiempos el hombre ha trabajado insaciablemente por buscar algo mucho más allá de lo que podía percibir como verdad, quería saber, conocer, explicar lo que le rodeaba y no comprendía. Mientras más largos y complicados eran los obstáculos que se le presentaban en su investigación, se vio en la necesidad idear, imaginar y aplicar las herramientas concebidas por su propio intelecto para alcanzar sus objetivos, mejorar su calidad de vida y asegurar su supervivencia por sobre las otras especies. En este afán de creación y evolución constante, y en una búsqueda de simplificar procesos cada vez más complejos o repetitivos, se crearon las computadoras: una colección de circuitos integrados y otros componentes que puede ejecutar con exactitud y sorprendente rapidez, una múltiple variedad de rutinas de instrucciones para realizar una amplia gama de aplicaciones prácticas determinadas. Millones y millones de ideas que han florecido como inventos, tendencias, concepciones científicas, leyes universales, se deben hoy gracias a las computadoras y sus capacidades, que desde su concepción han revolucionado el panorama científico, sin limitarse solamente a eso, sino en el ámbito social igualmente, de la mano de inventos como la Internet, ha cambiando las formas en que podemos relacionarnos y conocernos en esta era donde está en cambio constante la tecnología de la información y la comunicación.
En el estudio de la estructura y desempeño de los diferentes módulos funcionales de la computadora y cómo interactúan para atender a las necesidades de procesamiento del usuario se enmarca la arquitectura de computadoras. Tomando como punto de partida esta visión realizaremos un enfoque sistemático de tres de los componentes más importantes de una computadora como lo son: el tipo de memoria que utiliza, su tarjeta de video, y el núcleo de un sistema de cómputo, el microprocesador. Abarcaremos únicamente aquellos componentes o tecnologías que resultaron más importantes en su tiempo o que marcaron un hito, ya que resultaría muy difícil sino imposible, realizar un recuento de todos los tipos de tecnologías u variaciones que han aparecido a lo largo de los años o que están por aparecer, y de los cuáles, nos interesa hablar únicamente de aquellos componentes que representaron un cambio positivo en el avance de las computadoras, y que han proporcionado y seguirán proporcionando, el conjunto de herramientas que le brindaran al hombre las capacidades para expandir sus horizontes en su búsqueda constante de información.
1. PROCESADORES A TRAVÉS DE LA HISTORIA
1.1. Procesador 4004.
El 4004 fue lanzado en un paquete de 16 pines CERDIP el 15 de noviembre de 1971. El 4004 fue el primer procesador de computadora diseñado y fabricado por el fabricante de chips Intel, quien previamente hacía semiconductores de chips de memoria. Marcian "Ted" Hoff formuló la propuesta arquitectónica en 1969. Sin embargo, la implementación del microprocesador sólo comenzó en 1970 cuando Federico Faggin fue empleado por Intel, procedente de Fairchild Semiconductor, para dirigir el proyecto y para diseñar el 4004. En Fairchild, Faggin había desarrolado la tecnología pionera llamada Silicon Gate Technology (SGT) y había también diseñado el primer circuito integrado MOS usando la tecnología SGT (el Fairchild 3708) en 1968. Tan pronto como empezó a trabajar para Intel, Faggin creó una nueva metodología de "random logic design" con silicon gate, que no existía previamente, y que la utlilizó para encajar el microprocesador en un único chip. Su metodología fue usada en todos los primeros diseños de microprocesadores de Intel (8008, 4040, 8080). Masatoshi Shima de Busicom asistió a Faggin durante el desarrollo de la familia 4004 y más tarde escribió el software para la calculadora Busicom. Shima se unió a la compañía ZiLOG, la primera compañía dedicada exclusivamente a microprocesadores, fundada por Federico Faggin a finales del 1974, y desarrolló el diseño del Z80 con Faggin.
Originalmente diseñado para la compañía japonesa Busicom para ser usado en su línea de calculadoras, el 4004 también fue proporcionado con una familia de chips de soporte especialmente diseñados para él. Por ejemplo, cada "ROM de programa" internamente guardaba para su propio uso los 12 bit de dirección de programa del 4004, lo que permitía, si las 16 ROM fueron instaladas, acceso de 4 KB de memoria desde el bus de direcciones de 4 bits. El circuito 4004 fue construido con 2.300 transistores, y fue seguido el año siguiente por el primer microprocesador de 8 bits, el 8008, que contenía 3.300 transistores, y el 4040, que era una versión revisada del 4004.
Como su cuarta entrada en el mercado de microprocesadores, Intel lanzó el CPU que comenzó la revolución del microcomputador, el 8080, usado en el Altair 880.
1.2. Procesador 4040.
El Intel 4040 fue el sucesor del Intel 4004. Fue lanzado al mercado en 1974. Diseñado por Federico Faggin (quien propuso la arquitectura y condujo el proyecto) y Tom Innes.
El 4040 fue usado primariamente en juegos, pruebas, desarrollo, y equipos del control. El paquete del 4040 era más de dos veces el ancho del 4004 y tenía 24 pines en lugar de los 16 del 4004. El 4040 agregó 14 instrucciones, un espacio más grande para el stack (7 niveles en vez de 3), un espacio para programas de 8KB, 8 registros adicionales, y habilidades de interrupción (incluyendo sombras (shadows) de los primeros 8 registros.
1.3. Procesador 8008.
El Intel 8008 (i8008) es un microprocesador diseñado y fabricado por Intel que fue lanzado al mercado en abril de 1972. Codificado inicialmente como 1201, fue pedido a Intel por Computer Terminal Corporation para usarlo en su terminal programable Datapoint 2200, pero debido a que Intel terminó el proyecto tarde y a que no cumplía con las expectativas de Computer Terminal Corporation, finalmente no fue usado en el Datapoint 2200. Posteriormente Computer Terminal Corporation e Intel acordaron que el i8008 pudiera ser vendido a otros clientes.
El conjunto de instrucciones del i8008 y de todos los procesadores posteriores de Intel está fuertemente basado en las especificaciones de diseño de Computer Terminal Corporation.
El i8008 emplea direcciones de 14 bits, pudiendo direccionar hasta 16 KB de memoria. El circuito integrado del i8008, limitado por las 18 patillas de su encapsulado DIP, tiene un bus compartido de datos y direcciones de 8 bits, por lo que necesita una gran cantidad de circuitería externa para poder ser utilizado. El i8008 puede acceder a 8 puertos de entrada y 24 de salida.
Aunque un poco más lento que los microprocesadores Intel 4004 e Intel 4040 de 4 bits en cuanto a la cantidad de millones de instrucciones por segundo ejecutadas, el hecho de que el i8008 procesara 8 bits de datos al tiempo y de que pudiera acceder a mucha más memoria hacen que el i8008 sea en la práctica unas tres o cuatro veces más rápido que sus predecesores de 4 bits.
El i8008 era un diseño aceptable para utilizarlo como el controlador de un terminal, pero no para el resto de tareas, por lo que pocos ordenadores se basaron en él. La mayoría de los ordenadores de la época emplearon el mejorado Intel 8080.
1.4. Procesador 8080.
El Intel 8080 fue un microprocesador temprano diseñado y fabricado por Intel. El CPU de 8 bits fue lanzado en abril de 1974. Corría a 2 MHz, y generalmente se le considera el primer diseño de CPU microprocesador verdaderamente usable.
1.5. Procesador 8085.
El Intel 8085 es un procesador de 8 bits fabricado por Intel a mediados de los 70. Era binariamente compatible con el anterior Intel 8080 pero exigía menos soporte de hardware, así permitía unos sistemas de microordenadores más simples y más baratos de hacer.
1.6. Procesadores 8086 y 8088.
Los Intel 8086 e Intel 8088 (i8086, llamado oficialmente iAPX 86, e i8088) son dos microprocesadores de 16 bits diseñados por Intel en 1978, iniciadores de la arquitectura x86. La diferencia entre el i8086 y el i8088 es que este último utiliza un bus externo de 8 bits, para poder emplear circuitos de soporte al microprocesador más económicos, en contraposición al bus de 16 bits del i8086.
1.7. Procesadores 80186 y 80188.
Los Intel 80186 y 80188 (i80186 e i81088) son dos microprocesadores que fueron desarrollados por Intel alrededor de 1982. Los i80186 e i80188 son una mejora del Intel 8086 y del Intel 8088 respectivamente. Al igual que el i8086, el i80186 tiene un bus externo de 16 bits, mientras que el i80188 lo tiene de 8 bits como el i8088, para hacerlo más económico. La velocidad de reloj del i80186 e i80188 es de 6 MHz.
1.8. Procesador 80286.
El Intel 80286 (llamado oficialmente iAPX 286, también conocido como i286 o 286) es un microprocesador de 16 bits de la familia x86, que fue lanzado al mercado por Intel el 1 de febrero de 1982. Las versiones iniciales del i286 funcionaban a 6 y 8 MHz, pero acabó alcanzando una velocidad de hasta 25 MHz. El i286 fue el microprocesador más empleado en los IBM PC y compatibles entre mediados y finales de los años ochenta.
1.9. Procesador IAPX 432.
El Intel iAPX 432 fue el primer diseño de microprocesador de 32 bits de Intel, introducido en 1981 como un conjunto de tres circuitos integrados. El iAPX 432 fue pensado para ser el principal diseño de Intel para los años 1980, implementando muchas características avanzadas de multitarea y manejo de memoria en hardware, que los condujo a referirse al diseño como el Micromainframe.
El soporte para estructuras de datos del procesador permitía implementar los sistemas operativos modernos usando mucho menos código de programa que otros CPUs ordinarios, el 432 haría, internamente en hardware, mucho del trabajo. Sin embargo, el diseño era extremadamente complejo comparado a los microprocesadores de consumo masivo de ese tiempo, tanto, que los ingenieros de Intel no pudieron traducir el diseño en una implementación eficiente usando la tecnología de semiconductores de la época. El CPU resultante fue muy lento y costoso, y así, los planes de Intel para sustituir la arquitectura x86 por el iAPX 432 terminaron miserablemente.
1.10. Procesador 80960.
El Intel i960 (también llamado 80960) era un diseño de microprocesador basado en RISC que llegó a ser absolutamente popular durante los principios de los años 1990 como microcontrolador embebido, fue por algún tiempo probablemente el CPU mejor vendido en ese campo, empujando al AMD 29000 de ese lugar. A pesar de su éxito, a finales de los años 1990, Intel formalmente abandonó la comercialización del i960 como efecto secundario de un pleito con DEC, en el cual Intel recibió los derechos de producir el CPU StrongARM.
1.11. Procesador 80860.
El Intel i860 (también conocido como el 80860, y nombre código N10) era un microprocesador RISC de Intel, lanzado en 1989. El i860 fue, junto con el i960, uno de los primeros intentos de una Arquitectura de Conjunto de Instrucciones (Instruction Set Architecture, ISA) completamente nueva y de alto nivel desde el fallido Intel i432 de los años 1980. Fue lanzado con considerable fanfarria, y oscureció el lanzamiento del Intel i960 que muchos consideraban era un mejor diseño. El i860 nunca alcanzó éxito comercial y el proyecto fue terminado a mediados de los años 1990. El chip fue usado en subsistemas gráficos de alto nivel como la tarjeta de expansión "NeXT Dimension" para el NeXT Cube.
1.12. Procesador XScale.
El Intel XScale es un núcleo de microprocesador, la implementación de Intel de la quinta generación de la arquitectura ARM. La tecnología ha sido vendida a Marvell Technology Group en junio de 2006.
Está basado en el ISA v5TE sin las instrucciones de coma flotante. El XScale usa un entero de 7 niveles y 8 niveles de memoria Superpipeline de arquitectura RISC. Es el sucesor de la línea de microprocesadores y microcontroladores Intel StrongARM, que Intel adquirió de la división de Semiconductores Digitales de DEC como efecto colateral de un pleito entre las dos compañías. Intel usó el StrongARM para substituir su propia línea de anticuados procesadores RISC, el i860 y el i960.
Todas las generaciones del XScale son procesadores ARM v5TE de 32-bits fabricados con un proceso de 0.18 µm y tiene 32 KiB de cache de datos y 32 KiB de caché de instrucciones (esto es llamado una caché de Nivel 1 de 64 KiB en otros procesadores). También tienen todos una caché de mini-datos de 2 KiB.
1.13. Procesador 80386.
El Intel 80386 (i386, 386) es un microprocesador CISC con arquitectura x86. Durante su diseño se le llamó 'P3', debido a que era el prototipo de la tercera generación x86. El i386 fue empleado como la unidad central de proceso de muchos ordenadores personales desde mediados de los años 80 hasta principios de los 90.
Fabricado y diseñado por Intel, el procesador i386 fue lanzado al mercado el 16 de octubre de 1985. Intel estuvo en contra de fabricarlo antes de esa fecha debido a que los costes de producción lo hubieran hecho poco rentable. Los primeros procesadores fueron enviados a los clientes en 1986. Del mismo modo, las placas base para ordenadores basados en el i386 eran al principio muy elaboradas y caras, pero con el tiempo su diseño se racionalizó.
En Mayo de 2006 Intel anunció que la fabricación del 386 finalizaría en a finales de Septiembre de 2007.Aunque ha quedado obsoleto como CPU de ordenador personal, Intel ha seguido fabricando el chip para sistemas empotrados y tecnología aeroespacial.
1.14. Procesador 80486.
Los Intel 80486 (i486, 486) son una familia de microprocesadores de 32 bits con arquitectura x86 diseñados por Intel.
Los i486 son muy similares a sus predecesores, los Intel 80386. La diferencias principales son que los i486 tienen un conjunto de instrucciones optimizado, una unidad de coma flotante y un caché unificado integrados en el propio circuito integrado del microprocesador y una unidad de interfaz de bus mejorada. Estas mejoras hacen que los i486 sean el doble de rápidos que un i386 a la misma velocidad de reloj. De todos modos, algunos i486 de gama baja son más lentos que los i386 más rápidos.
La velocidades de reloj típicas para los i486 eran 16 MHz (no muy frecuente), 20 MHz (tampoco frecuente), 25 MHz, 33 MHz, 40 MHz, 50 MHz (típicamente con duplicación del reloj), 66 MHz (con duplicación del reloj), 75 MHz (con triplicación del reloj), 100 MHz (también con triplicación del reloj) y 120 MHz (con cuatriplicación de reloj en una variante de AMD, el Am486-DX5).
1.15. Procesador Pentium.
Los Intel Pentium son una gama de microprocesadores con arquitectura x86 producidos por la compañía Intel.
El microprocesador Pentium se lanzó al mercado el 22 de marzo de 1993, sucediendo al procesador Intel 80486. Intel no lo llamó 586 debido a que no es posible registrar una marca compuesta solamente de números y a que la competencia utilizaba hasta ahora los mismos números que Intel para sus procesadores equivalentes (AMD 486, IBM 486...). También es conocido por su nombre clave P54C.
Se descubrió en 1994, en el Intel Pentium, que algunos Pentium presentaron un error de división.
1.16. Procesador Pentium Pro.
El Pentium Pro es la sexta generación de arquitectura x86 de los microprocesadores de Intel, cuya meta era remplazar al Intel Pentium en toda la gama de aplicaciones, pero luego se centró como chip en el mundo de los servidores y equipos de sobremesa de gama alta. Posteriormente Intel lo dejó de lado a favor de su gama de procesadores de altas prestaciones llamada Xeon.
Fue puesto a la venta en noviembre de 1995. En su lanzamiento usaba un enorme Socket 8 de forma rectangular.
1.17. Procesador Pentium II.
El Pentium II es un microprocesador con arquitectura x86 diseñado por Intel, introducido en el mercado el 7 de mayo de 1997. Está basado en una versión modificada del núcleo P6, usado por primera vez en el Intel Pentium Pro.
Los cambios fundamentales respecto a éste último fueron mejorar el rendimiento en la ejecución de código de 16 bits, añadir el conjunto de instrucciones MMX y eliminar la memoria caché de segundo nivel del núcleo del procesador, colocándola en una tarjeta de circuito impreso junto a éste.
El Pentium II se comercializó en versiones que funcionaban a una frecuencia de reloj de entre 166 y 450 MHz. La velocidad de bus era originalmente de 66 MHz, pero en las versiones a partir de los 333 MHz se aumentó a 100 MHz.
Poseía 32 KB de memoria caché de primer nivel repartida en 16 KB para datos y otros 16 KB para instrucciones. La caché de segundo nivel era de 512 KB y trabajaba a la mitad de la frecuencia del procesador, al contrario que en el Pentium Pro, que funcionaba a la misma frecuencia.
Como novedad respecto al resto de procesadores de la época, el Pentium II se presentaba en un encapsulado SEC, con forma de cartucho. El cambio de formato de encapsulado se hizo para mejorar la disipación de calor. Este cartucho se conecta a las placas base de los equipos mediante una ranura Slot 1.
1.18. Procesador Pentium III.
El Pentium III es un microprocesador de arquitectura i686 fabricado por Intel; el cual es una modificación del Pentium Pro. Fue lanzado el 26 de febrero de 1999.
Las primeras versiones eran muy similares al Pentium II, siendo la diferencia más importante la introducción de las instrucciones SSE. Al igual que con el Pentium II, existía una versión Celeron de bajo presupuesto y una versión Xeon para quienes necesitaban de gran poder de cómputo. Esta línea ha sido eventualmente reemplazada por el Pentium 4, aunque la línea Pentium M, para equipos portátiles, esta basada en el Pentium III.
1.19. Procesador Pentium 4.
El Pentium 4 (erróneamente escrito Pentium IV) es un microprocesador de séptima generación basado en la arquitectura x86 y fabricado por Intel. Es el primer microprocesador con un diseño completamente nuevo desde el Pentium Pro de 1995. El Pentium 4 original, denominado Willamette, trabajaba a 1,4 y 1,5 GHz; y fue lanzado en noviembre de 2000.
Para la sorpresa de la industria informática, el Pentium 4 no mejoró el viejo diseño P6 según las dos tradicionales formas para medir el rendimiento: velocidad en el proceso de enteros u operaciones de coma flotante. La estrategia de Intel fue sacrificar el rendimiento de cada ciclo para obtener a cambio mayor cantidad de ciclos por segundo y una mejora en las instrucciones SSE. Al igual que los demás procesadores de Intel, el Pentium 4 se comercializa en una versión para equipos de bajo presupuesto (Celeron), y una orientada a servidores de gama alta (Xeon).
1.20. Procesador Pentium M.
Introducido en marzo de 2003, el Intel Pentium M es un microprocesador con arquitectura x86 (i686) diseñado y fabricado por Intel. El procesador fue originalmente diseñado para su uso en computadoras portátiles. Su nombre en clave antes de su introducción era "Banias". Todos los nombres clave del Pentium M son lugares de Israel, la ubicación del equipo de diseño del Pentium M.
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1.21. Procesador Core Duo.
Es un microprocesador lanzado en enero del 2006 por Intel con dos núcleos de ejecución, optimizado para las aplicaciones de subprocesos múltiples y para la multitarea. Puede ejecutar varias aplicaciones exigentes simultáneamente, como juegos con gráficos potentes o programas que requieran muchos cálculos, al mismo tiempo que puede descargar música o analizar su PC con su antivirus en segundo plano.
Cabe decir que un modelo anterior a Core Duo y posterior a los Pentium D es el 'Dual Core Inside' que es un Core Duo pero le fue puesto ese nombre (Dual Core inside). Es un procesador con dos nucleos de ejecucion que a diferencia de los Pentium D sus nucleos no son virtuales y se diferencia de los Core Duo por que su caché es de solo 1 mb con un bus frontal de 800 Mhz, mayor al Core Duo. Estos procesadores estan orientados para su uso en equipos portatiles aunque de igual forma hay versiones para computadoras de escritorio. Este procesador funciona a velocidades de 1.8 ghz y 1.6 ghz, siendo este un procesador bastante mas rapido que los Core 2 Duo, pero hasta ahora es desconocido por gran parte de las personas.
Este microprocesador implementa 2Mb de caché compartida para ambos núcleos más un bus frontal de 667Mhz; además implementa un nuevo juego de instrucciones para multimedia (SSE3) y mejoras para las SSE y SSE2. Sin embargo, el desempeño con enteros es ligeramente inferior debido a su caché con mayor latencia. También incluye soporte para la tecnología Bit NX.
1.22. Procesador Core 2 Duo.
El Core 2 Duo es un procesador con un pipeline de 14 etapas lo que le permite escalar más en frecuencia que su antecesor directo: el Core 1, que tenía 12 etapas al igual que el Athlon 64. Tiene, además, un motor de ejecución ancho con tres ALUs, cuatro FPUs, y tres unidades de SSE de 128 bits. Estas dos características hacen que sea el procesador x86 que más instrucciones por ciclo puede lograr.
Entre otras características destacan arquitectura de 64 bits EM64T (no disponible en su predecesor Core Duo), Virtualization Technology, LaGrande Technology, Intel Enhanced SpeedStep Technology, Active Management Technology (iAMT2), MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, y XD bit.
Existen versiones de sobremesa y para portátiles, a diferencia de la división existente desde 2003 entre Pentium M para portátiles y Pentium 4 para ordenadores de sobremesa, unificando el nombre de Core 2 Duo para todas los procesadores de gama media dejando además el nombre Pentium, utilizado desde 1993, para los procesadores de gama baja (y menor rendimiento) basados en la arquitectura de Core 2 con un caché reducido llamado Pentium Dual Core, quienes a su vez vienen a reemplazar a la familia Celeron en este rol.
Una llamativa característica de esta familia es su particular facilidad para aplicar overclock, llegando muchos de estos procesadores a ganancias superiores al 50% en su frecuencia de trabajo.
1.23. Procesador Core 2 Quad
Son una serie de procesadores de Intel con 4 núcleos y de 64 bits. Según el fabricante, estos procesadores son un 70% más rápido que los Core 2 Duo. Actualmente en producción (desde 2007). Utiliza el conjunto de instrucciones EM64T. Posee, al igual que en procesadores anteriores, la capacidad de overclock, lo que aumenta su rendimiento.
Intel tiene en mente lanzar los procesadores de 4 núcleos para portátiles en el primer semestre de 2008, con el nombre de "Penryn" y será una actualización de los denominados Intel Santa Rosa que se utilizan actualmente.
A continuación, a modo de resumen, les presentamos una tabla con las características mas sobresalientes en la rápida evolución de los procesadores.
Tabla de característica de procesadores Intel
Modelo Bus de datos(bits) Nº de Transistores Año Velocidad
4004 4 2300 1971 740 kHz
8008 8 3500 1972 500kHz
4040 4 3000 1974 500 a 740 kHz
8080 8 6000 1974 2 MHz
8085 8 6500 1976 5 MHz
8086 16 29000 1978 5 a 10 MHz
8088 8 29000 1979 4.77 a 9 MHz
80186 16 ? 1982 6 a 12 MHz
80188 8 ? 1982 8 a 10 MHz
80286 16 134000 1982 - 1986 6 a 25 MHz
IAPX 432 32 ? 1981 5,7 o 8 MHz
80960 32 ? 1988 10 a 100 MHz
80860 32 ? 1989 25 a 50 MHz
80386DX 32 275000 86 a 07 16 a 40 Mhz
80386SX 16 275000 1988 16,20 o 33 MHz
80386SL 16 855,000 1990 20 a 25 MHz
80486DX 32 1.2 millones 1989 25,33 a 50 MHz
Pentium 64 3.1 millones 1993 60 a 300 MHz
Pentium Pro 64 5.5 millones 1995 166 a 200 MHz
Pentium II 64 7.5 millones 1997 233 a 450 MHz
Pentium III 64 28 millones 2001 450MHz a 1.4GHz
Pentium 4 64 55 millones 2000 1.3 a 3.8 GHz
Pentium M 32 140 millones 2003 900 MHz a 2.2GHz
Core Duo 32 151 millones 2006 1.06 a 2.3 GHz
Core 2 32 400 millones 2006 1.6 a 3.16 GHz
Core 2 Quad 64 2 x 291millones 2007 2.4 a 2.6 GHz
2. TIPOS DE MEMORIA
2.1. Tarjeta Perforada.
La tarjeta perforada es una cartulina con unas determinaciones que pueden o no estar perforadas, lo que supone un código binario. Fueron los primeros medios que servian para para ingresar información e instrucciones a un computador en los años 1960 y 1970. Fueron inventadas por Herman Hollerith (1860-1929) en 1889. En 1843 Lady Ada Augusta Lovelace sugirió la idea de que las tarjetas perforadas pudieran adaptarse de manera que proporcionaran que el motor de Babbage repitiera ciertas operaciones. Debido a esta sugerencia algunas personas consideran a Lady Lovelace la primera programadora. Posteriormente cayeron en desuso al ser reemplazadas por medios magnéticos y ópticos de ingreso información.
2.2. Memorias Magnéticas.
Las memorias magnéticas usan diferentes patrones de magnetización sobre una superficie cubierta con una capa magnetizada para almacenar información. Las memorias magnéticas son no volátiles. Se llega a la información usando uno o más cabezales de lectura/escritura. Como el cabezal de lectura/escritura solo cubre una parte de la superficie, el almacenamiento magnético es de acceso secuencial y debe buscar, dar vueltas o las dos cosas. En computadoras modernas, la superficie magnética será de alguno de estos tipos:
* Disco magnético
* Disquete, usado para memoria fuera de línea
* Disco duro, usado para memoria secundario
* Cinta magnética, usada para memoria terciaria y fuera de línea.
En las primeras computadoras, el almacenamiento magnético se usaba también como memoria principal en forma de memoria de tambor, memoria de núcleo, memoria en hilera de núcleo, memoria película delgada, memoria de Twistor o memoria burbuja. Además, a diferencia de hoy, las cintas magnéticas se solían usar como memoria secundaria.
2.3. Memoria de semiconductor.
La memoria de semiconductor usa circuitos integrados basados en semiconductores para almacenar información. Un chip de memoria de semiconductor puede contener millones de minúsculos transistores o condensadores. Existen memorias de semiconductor de ambos tipos: volátiles y no volátiles. En las computadoras modernas, la memoria principal consiste casi exclusivamente en memoria de semiconductor volátil y dinámica, también conocida como memoria dinámica de acceso aleatorio. Con el cambio de siglo, ha habido un crecimiento constante en el uso de un nuevo tipo de memoria de semiconductor no volátil llamado memoria flash. Dicho crecimiento se ha dado, principalmente en el campo de las memorias fuera de línea en computadoras domésticas. Las memorias de semiconductor no volátiles se están usando también como memorias secundarias en varios dispositivos de electrónica avanzada y computadoras especializadas.
2.4. Memorias de disco óptico.
Las memorias en disco óptico almacenan información usando agujeros minúsculos grabados con un láser en la superficie de un disco circular. La información se lee iluminando la superficie con un diodo laser y observando la reflexión. Los discos ópticos son no volátiles y de acceso secuencial. Los siguientes formatos son de uso común:
• CD, CD-ROM, DVD: Memorias de simplemente solo lectura, usada par distribución masiva de información digital (música, vídeo, programas informáticos).
• CD-R, DVD-R, DVD+R: Memorias de escritura única usada como memoria terciaria y fuera de línea.
• CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM: Memoria de escritura lenta y lectura rápida usada como memoria terciaria y fuera de línea.
• Blu-ray
• HD-DVD
Se han propuesto los siguientes formatos:
• HVD
• Discos cambio de fase Dual
2.5. Memorias de discos magneto ópticos.
Las Memorias de disco magneto óptico son un disco de memoria óptica donde la información se almacena en el estado magnético de una superficie ferromagnética. La información se lee ópticamente y se escribe combinando métodos magnéticos y ópticos. Las memorias de discos magneto ópticos son de tipo no volátil, de acceso secuencial, de escritura lenta y lectura rápida. Se usa como memoria terciaria y fuera de línea.
2.6. Otras memorias propuestas.
La memoria de cambio de fase usa las fases de un material de cambio de fase para almacenar información. Dicha información se lee observando la resistencia eléctrica variable del material. La memoria de cambio de fase sería una memoria de lectura/escritura no volátil, de acceso aleatorio podría ser usada como memoria primaria, secundaria y fuera de línea. La memoria holográfica almacena ópticamente la información dentro de cristales o fotopolímeros. Las memorias holográficas pueden utilizar todo el volumen del medio de almacenamiento, a diferencia de las memorias de discos ópticos, que están limitadas a un pequeño número de superficies en capas. La memoria holográfica podría ser no volátil, de acceso secuencial y tanto de escritura única como de lectura/escritura. Puede ser usada tanto como memoria secundaria como fuera de línea.
La memoria molecular almacena la información en polímeros que pueden almacenar puntas de carga eléctrica. La memoria molecular puede ser especialmente interesante como memoria principal.
2.7. ROM con máscara
Se graba mediante el uso de máscaras. Sólo es recomendable para series muy grandes debido a su elevado coste. Se caracteriza porque la información contenida en su interior se almacena durante su construcción y no se puede alterar. Son memorias ideales para almacenar microprogramas, sistemas operativos, tablas de conversión y caracteres.
2.8. EPROM.
Se graba eléctricamente con un programador controlador por un PC. Disponen de una ventana en la parte superior para someterla a luz ultravioleta, lo que permite su borrado. Puede usarse en fase de diseño, aunque su coste unitario es elevado.
2.9. OTP.
Su proceso de grabación es similar al anterior, pero éstas no pueden borrarse. Su bajo coste las hacen idóneas para productos finales.
2.10. EEPROM.
También se graba eléctricamente, pero su borrado es mucho más sencillo, ya que también es eléctrico. No se pueden conseguir grandes capacidades y su tiempo de de escritura y su consumo es elevado. Este tipo de memoria es relativamente lenta.
2.11. FLASH.
Posee las mismas características que la EEPROM, pero ésta tiene menor consumo de energía y mayor capacidad de almacenamiento, por ello está sustituyendo a la memoria EEPROM. Se trata de una memoria no volátil, de bajo consumo. Son recomendables en aplicaciones en las que es necesario modificar el programa a lo largo de la vida del producto.
2.12. Memoria RAM.
Tipos básicos de memoria RAM:
Es posible obtener memorias semiconductoras en una amplia gama de velocidades. Sus tiempos de ciclo varían desde unos cuantos cientos de nanosegundos, hasta unas cuantas decenas de nanosegundos. Cuando se presentaron por primera vez, a fines de la década de 1960, eran mucho más costosas que las memorias de núcleo magnético que reemplazaron. Debido a los avances de la tecnología de VLSI (Very Large Scale Integration – integración a muy gran escala), el costo de las memorias semiconductoras ha descendido en forma notable.
Existen dos tipos de memoria RAM: la SRAM o RAM estática; y la DRAM o RAM dinámica.
2.12.1. RAM estática o SRAM:
El almacenamiento en RAM estática se basa en circuitos lógicos denominados flip-flop, que retienen la información almacenada en ellos mientras haya energía suficiente para hacer funcionar el dispositivo (ya sean segundos, minutos, horas, o aún días). Un chip de RAM estática puede almacenar tan sólo una cuarta parte de la información que puede almacenar un chip de RAM dinámica de la misma complejidad, pero la RAM estática no requiere ser actualizada y es normalmente mucho más rápida que la RAM dinámica (el tiempo de ciclo de la SRAM es de 8 a 16 veces más rápido que las SRAM). También es más cara, por lo que se reserva generalmente para su uso en la memoria de acceso aleatorio (caché).
Tipos de RAM estática:
a) SRAM (Static Random Access Memory):
Memoria estática de acceso aleatorio. Es un tipo de memoria más rápida y confiable que la DRAM. El término estática se debe a que necesita ser refrescada menos veces que la DRAM. Tienen un tiempo de acceso del orden de 10 a 30 nanosegundos. Un bit de RAM estática se construye con un circuito flip-flop que permite que la corriente fluya de un lado a otro basándose en cual de los dos transistores es activado. Estas memorias no precisan no precisan de los complejos circuitos de refrescamiento como sucede con las RAMs dinámicas, pero usan mucha más energía y espacio. La misma es usada como memoria caché.
b) Sync SRAM (Synchronous Static Random Access Memory).
Es también un tipo de memoria caché. La RAM sincronizada a ráfagas ofrece datos de modo sincronizado con lo que no hay retraso en los ciclos de lectura a ráfagas, con tiempo 2-1-1-1 ciclos de reloj. El problema está en velocidades de reloj superiores a los 66 mhz, puesto que los ciclos de reloj pasan a ser de 3-2-2-2lo que es significativamente más lento que la memoria PB SRAM la cual tiene un tiempo de acceso de 3-1-1-1 ciclos. Estos módulos están en desuso porque su precio es realmente elevado y sus prestaciones frente a la PB SRAM no son buenas por lo que se fabrican en pocas cantidades.
c) PB SRAM (Pipeline Burst Static Random Access Memory).
Es un tipo de memoria estática pero que funciona a ráfagas mediante el uso de registros de entrada y salida, lo que permite solapar los accesos de lectura a memoria. Es usada como caché al igual que la SRAM, y la más rápida de la actualidad con soporte para buses de 75 mhz ó superiores. Su velocidad de acceso suele ser de 4 a 8 nanosegundos.
2.12.2. RAM dinámica o DRAM:
Las RAM dinámicas almacenan la información en circuitos integrados que contienen condensadores, que pueden estar cargados o descargados. Como éstos pierden su carga en el transcurso del tiempo, se debe incluir los circuitos necesarios para "refrescar" los chips de RAM cada pocos milisegundos, para impedir la pérdida de su información. Algunas memorias dinámicas tienen la lógica del refresco en la propia pastilla, dando así gran capacidad y facilidad de conexión a los circuitos. Estas pastillas se denominan casi estáticas. Mientras la RAM dinámica se refresca, el procesador no puede leerla. Si intenta hacerlo en ese momento, se verá forzado a esperar. Como son relativamente sencillas, las RAM dinámicas suelen utilizarse más que las RAM estáticas, a pesar de ser más lentas.
Tipos de RAM dinámica:
a) DRAM (Dynamic Random Access Memory).
Memoria dinámica de acceso aleatorio. Usada en PC como el 386 su velocidad de refrescamiento típica es de80 ó 70 nanosegundos. Físicamente aparece en forma de DIMMs o de SIMMs. Opera de la siguiente manera, las posiciones de memoria están organizadas en filas y columnas. Cuando accedemos a la memoria empezamos especificando la fila, después la columna y por último decimos si deseamos escribir o leer en esa posición. En ese momento la memoria coloca los datos de esa posición en la salida si el acceso es de lectura o toma los datos y los almacena en la posición seleccionada si el acceso es de escritura.
b) FPM (Fast Page Memory).
Memoria en modo paginado. También es llamada FPM RAM, FPM DRAM ó DRAM puesto que evoluciona directamente de ella es algo más rápida ya que su velocidad es de 70 ó 60 nanosegundos. Físicamente aparece como SIMMs de 30 ó 72 contactos. Con el modo pagina, la fila se selecciona una sola vez para todas las columnas dentro de la fila, dando así un rápido acceso. Usada en sistemas con velocidades de bus de 66 mhz, generalmente equipos con procesadores Pentium de 100 a 200 mhz y en algunos 486.
c) EDO RAM.
Extended Data Output Random Access Memory – Memoria de acceso aleatorio extendida de salida de datos. Evoluciona de la Fast Page Memory mejorando el rendimiento en un 10% aproximadamente. Con un refrescamiento de 70,60 ó 50 nanosegundos. Se instala sobre todo en SIMMs de 72 contactos, aunque también se puede encontrar en forma de DIMMs de 168 contactos. El secreto de la memoria EDO radica en una serie de latchs que se colocan a la salida de la memoria para almacenar los datos en ellos hasta que el bus de datos queda libre y pueden trasladarse a la CPU, o sea mientras la FPM puede acceder a un único byte la EDO permite mover un bloque completo de memoria. Muy común en los Pentium, Pentium Pro, AMD K6 y los primeros Pentium II.
d) SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory).
Memoria de acceso aleatoria sincronizado. Es casi un 20 % más rápida que le EDO RAM. La SDRAM entrelaza dos o más matrices de memoria interna de tal forma que mientras se está accediendo a una matriz, la siguiente se está preparando para el acceso, es capaz de sincronizar todas las señales de entrada y salida con la velocidad del reloj de sistema. Es síncrona debido a que posee la misma velocidad que el sistema, con tiempos de acceso de entre 25 y 10 ns y que se presentan en módulos DIMM de 168 contactos. Fue utilizada en los Pentium 2 y en los Pentium III, así como en los AMD K6, K7 y Duron. Dependiendo de la frecuencia de trabajo se dividen en:
• PC66: la velocidad de bus de memoria es de 66 Mhz, temporización de 15 ns y ofrece tasas de transferencia de hasta 533 MB/s.
• PC100: la velocidad de bus de memoria es de 100 Mhz, temporización de 8 ns y ofrece tasas de transferencia de hasta 800 MB/s.
• PC133: la velocidad de bus de memoria es de 133 Mhz, temporización de 7,5 ns y ofrece tasas de transferencia de hasta 1066 MB/s.
Está muy extendida la creencia de que se llama SDRAM a secas, y que la denominación SDR SDRAM es para diferenciarla de la memoria DDR, pero no es así, simplemente se extendió muy rápido la denominación incorrecta. El nombre correcto es SDR SDRAM ya que ambas (tanto la SDR como la DDR) son Memorias Síncronas Dinámicas.
e) BEDO RAM (Burst Extended Data Ouput Memory Random Access).
Es una evolución de la EDO RAM la cual compite con la SDRAM. Lee los datos en ráfagas, lo que significa que una vez que se accede a un dato de una posición determinada de memoria se leen los tres siguientes datos en un solo ciclo de reloj por cada uno de ellos, reduciendo los tiempos de espera del procesador En la actualidad es soportada por los chipsets VIA 580VP, 590VP y 680VP. Al igual que la EDO RAM la limitación de la BEDO RAM es que no puede funcionar por encima de los 66 mhz.
f) DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM).
Memoria síncrona, envía los datos dos veces por cada ciclo de reloj. De este modo trabaja al doble de velocidad del bus del sistema, sin necesidad de aumentar la frecuencia de reloj. Se presenta en módulos DIMM de 184 contactos. La Asociación de Tecnología del Estado Sólido (JEDEC), asociación esta de estandarización de la ingeniería de semiconductores, clasifica las memorias DDR del mismo modo que las SDR SDRAM, en función de la frecuencia del sistema, de la siguiente manera:
• PC 1600 ó DDR200: funciona a 2.5 V, trabaja a 200MHz, es decir 100MHz de bus de memoria y ofrece tasas de transferencia de hasta 1,6 GB/s (de ahí el nombre PC1600). Este tipo de memoria la utilizaron los Athlon XP de AMD, y los primeros Pentium 4.
• PC 2100 ó DDR266: funciona a 2.5 V, trabaja a 266MHz, es decir 133MHz de bus de memoria y ofrece tasas de transferencia de hasta 2,1 GB/s (de ahí el nombre PC2100).
• PC 2700 ó DDR333: funciona a 2.5 V, trabaja a 333MHz, es decir 166MHz de bus de memoria y ofrece tasas de transferencia de hasta 2,7 GB/s (de ahí el nombre PC2700).
• PC 3200 ó DDR400: funciona a 2.5V, trabaja a 400MHz, es decir, 200MHz de bus de memoria y ofrece tasas de transferencia de hasta 3,2 GB/s (de ahí el nombre PC3200).
También existen las especificaciones DDR433, DDR466, DDR500, DDR533 y DDR600 pero según muchos ensambladores es poco práctico utilizar DDR a más de 400MHz, por lo que está siendo sustituida por la revisión DDR2.
• PC-4200 ó DDR2-533: trabaja a 533Mhz, es decir, 133 MHz de bus de memoria y ofrece tasas de transferencia de hasta 4,2 GB/s (de ahí el nombre PC4200).
• PC-4800 ó DDR2-600: trabaja a 600Mhz, es decir, 150 MHz de bus de memoria y ofrece tasas de transferencia de hasta 4,8 GB/s (de ahí el nombre PC4800).
• PC-5300 ó DDR2-667: trabaja a 667Mhz, es decir, 166 MHz de bus de memoria y ofrece tasas de transferencia de hasta 5,3 GB/s (de ahí el nombre PC5300).
• PC-6400 ó DDR2-800: trabaja a 800Mhz, es decir, 200 MHz de bus de memoria y ofrece tasas de transferencia de hasta 6,4 GB/s (de ahí el nombre PC6400).
También existen las versiones DDR2-400, DDR2-433, DDR2-466, DDR2-500 (por la misma razón anterior, JEDEC no considera práctico DDR2 a menos de 533Mhz), DDR2-1000, DDR2-1066, DDR2-1150 y DDR2-1200.
DDR3 es el nombre del nuevo estándar que está siendo desarrollado como sucesor del DDR2. Teóricamente, estos módulos pueden transferir datos a una tasa de reloj efectiva de 800 - 1600 Mhz, comparado con el rango actual del DDR2 de 533-800 MHz ó 200-400 MHz del DDR. Los DIMMS DDR3 tienen 240 pins, el mismo número que DDR2, sin embargo, los DIMMS son físicamente incompatibles, debido a una ubicación diferente de la muesca. Estos (DDR3) son los mas actuales ya que comenzaron a salir al mercado a finales del año 2007.
g) ESDRAM (Enhanced SDRAM).
Para superar algunos de los problemas de latencia inherentes con los módulos de memoria DRAM estándar, varios fabricantes han incluido una cantidad pequeña de SRAM directamente en el chip, eficazmente creando un caché en el chip. Permite tiempos de latencia más bajos y funcionamientos de 200 mhz. La SDRAM oficia como un caché dentro de la memoria. Existe actualmente un chipset que soporta este tipo de memoria, un chipset desocket 7.Una de las desventajas de estas memorias es que su valor es 4 veces mayor al de la memoria DRAM.
h) SLDRAM (Sysnclink DRAM).
La SLDRAM es una DRAM fruto de un desarrollo conjunto y, en cuanto a la velocidad, puede representar la competencia más cercana de Rambus. Su desarrollo se lleva a cabo por un grupo de 12 compañías fabricantes de memoria. La SLDRAM es una extensión más rápida y mejorada de la arquitectura SDRAM que amplía el actual diseño de 4 bancos a 16 bancos. La SLDRAM se encuentra actualmente en fase de desarrollo y se prevé que entre en fase de producción en el 2000. El ancho de banda de SLDRAM es de los más altos3.2GB/s y su costo no seria tan elevado.
i) RDRAM
La tecnología RDRAM de Rambus ofrece un diseño de interfacechip a chip de sistema que permite un paso de datos hasta 10 veces más rápido que la DRAM estándar, a través de un bus simplificado. Se la encuentra en módulos RIMM los que conforman el estándar de formato DIMM pero sus pines no son compatibles. Su arquitectura está basada en los requerimientos eléctricos del Canal RAMBUS, un bus de alta velocidad que opera a una tasa de reloj de 400 MHzel cual habilita una tasa de datos de 800MHz. Por motivos comerciales se la denomina PC600, PC700 y PC800 siendo sus capacidades de transferencia las siguientes:
• Rambus PC600: 2x2 bytes/ciclo x 300 Mhz = 1,20 Gb/s
• Rambus PC700: 2x2 bytes/ciclo x 356 Mhz = 1,42 Gb/s
• Rambus PC800: 2x2 bytes/ciclo x 400 Mhz = 1,60 Gb/s
El bus usa características de líneas de transmisión para mantener una alta integridad en la señal. El control de la temperatura se hace a través de un disipador y un elastómero térmicamente conductor.
Especificaciones:
• Densidad RIMM: 32MB, 64MB y 128MB
• Voltaje de operación: 2.5V.
• Tasa de reloj 300 MHz, 400 Mhz.
• Tasa de datos: 600 MHz, 800 Mhz
• Detección serial de presencia con una EEPROM serial
Se presenta en dos modalidades: RDRAM y RDRAM concurrente. La RDRAM se encuentra actualmente en fase de producción, mientras que la RDRAM concurrente entró en esta etapa en 1997. La tercera extensión de la línea, la RDRAM directa, está en período de desarrollo, y empezará a fabricarse en 1999. A finales de 1996, Rambus llegó a un acuerdo con Intel que incluía un contrato de licencia y desarrollo y que permitirá que los chips de Intel sean compatibles con la memoria Rambus a partir de 1999.
Se pueden usar hasta tres módulos RIMM en una placa base de un PC de escritorio, como se muestra en la imagen. Aquí el canal Rambus se extiende desde el controlador a través de cada módulo RIMM usado de una forma continua hasta que se alcanza la terminación del canal. Los módulos de continuidad de bajo costo se usan para mantener la integración del canal en sistemas que tengan menos de tres módulos RIMM. Un chip en placa SPD (Serial Presence Detect) PROM se usa para permitir la inicialización de la información al procesador del sistema en el encendido. Esta técnica asegura la compatibilidad de todos los fabricantes de RDRAM Direct Rambus que producen dispositivos DRAM de varias densidades.
La creciente lista de fabricantes de Rambus que producen los módulos RIMM incluyen los más importantes fabricantes de módulos de memoria. Se planea una variante de los módulos RIMM para los PCs portátiles. La tecnología Direct Rambus también se desarrolla para servidores de gran escala, estaciones de trabajo y aplicaciones de comunicaciones.
A nivel de sistema, los fabricantes que lideran la industriase han asociado en torno al Rambus para desarrollar los componentes de la infraestructura estandarizada de Direct Rambus incluyendo dispositivos de memoria RDRAM, controladores de memoria, chips de reloj y conectores.
3. TARJETAS DE VIDEO.
3.1. Definiciones elementales.
Consideramos necesario, definir estos términos antes de adentrarnos en las características técnicas de las tarjetas de video.
- Tarjeta gráfica: (también llamada tarjeta aceleradora de gráficos o tarjeta de video) es una tarjeta de expansión para cualquier computador, y se encarga de procesar los datos provenientes de la CPU y transformarlos en información comprensible y representable en un dispositivo de salida, como un monitor o televisor.
- Monitor: es un dispositivo de salida que, mediante una interfaz, muestra los resultados del procesamiento de una computadora (CPU).
- Interfaz: es el puerto o circuito físico a través del que se envían o reciben señales desde un sistema o subsistemas hacia otros.
3.2. Historia de las tarjetas de video.
En el principio, los ordenadores eran ciegos; todas las entradas y salidas de datos se realizaban mediante tarjetas de datos perforadas, o mediante el teclado y primitivas impresoras. Un buen día, alguien pensó que era mucho más cómodo acoplar una especie de televisor al ordenador para observar la evolución del proceso y los datos, y surgieron los monitores, que debían recibir su información de cierto hardware especializado: la tarjeta gráfica o de vídeo.
3.2.1. MDA.
En los primeros ordenadores, los gráficos brillaban... por su ausencia. Las primeras tarjetas de vídeo presentaban sólo texto monocromo, generalmente en un agradable tono ámbar o verde que dejaba los ojos hechos polvo en cuestión de minutos. De ahí que se las denominase MDA, Monochrome Display Adapter.
3.2.2. CGA.
Luego, con la llegada de los primeros PCs, surgió una tarjeta de vídeo capaz de presentar gráficos: la CGA (Computer Graphics Array, dispositivo gráfico para ordenadores). Tan apasionante invento era capaz de presentar gráficos de varias maneras:
Resolución (horizontal x vertical) Colores
320x200 4
640x200 2 (monocromo)
Lo cual, aunque parezca increíble, resultó toda una revolución. Aparecieron multitud de juegos que aprovechaban al máximo tan exiguas posibilidades, además de programas más serios, y los gráficos se instalaron para siempre en el PC.
3.2.3. HGC (Hércules Graphic Card).
Se trataba ésta de una tarjeta gráfica de corte profundamente profesional. Su ventaja, poder trabajar con gráficos a 720x348 puntos de resolución, algo alucinante para la época; su desventaja, que no ofrecía color. Es por esta carencia por la que no se extendió más, porque jugar sin color no es lo mismo, y el mundo PC avanza de la mano de los diseñadores de juegos.
3.1.4. EGA (Enhanced Graphics Adapter)
Tenía una profundidad de color de 16 colores y una resolución de hasta 640×350 píxels. La tarjeta EGA tenía 16 kilobytes de ROM para ampliar la de la BIOS con funciones adicionales e incluía el generador de direcciones de video Motorola MC6845. A cada uno de los 16 colores se les podía asignar un color RGB de una paleta en el modo de alta resolución 640×350. Permitía también, escoger los colores de una paleta de 64 diferentes (dos bits por píxel para rojo, verde y azul). Este estándar (EGA) quedó obsoleto con la introducción del VGA por IBM en Abril de 1987. Lo siguiente resume la capacidad de la tarjeta EGA:
Resolución (horizontal x vertical) Colores
320x200 16
640x200 16
640x350 16
Estas cifras hacían ya posible que los entornos gráficos se extendieran al mundo PC (los Apple llevaban años con ello), y aparecieron el GEM, el Windows y otros muchos.
3.2.5. VGA (Video Graphics Array)
El estándar, la pantalla de uso obligado desde hace ya 10 años. Tiene multitud de modos de vídeo posibles, aunque el más común es el de 640x480 puntos con 256 colores, conocido generalmente como "VGA estándar" o "resolución VGA".
3.1.6. SVGA, XGA y superiores.
El éxito del VGA llevó a numerosas empresas a crear sus propias ampliaciones del mismo, siempre centrándose en aumentar la resolución y el número de colores disponibles. Entre ellos estaban:
- Modo de vídeo
- Máxima resolución y máximo número de colores
- SVGA 800x600 y 256 colores
- XGA 1024x768 y 65536 colores
- IBM 8514/A 1024x768 y 256 colores (no admite 800x600)
De cualquier manera, la frontera entre unos estándares y otros es sumamente confusa, puesto que la mayoría de las tarjetas son compatibles con más de un estándar, o con algunos de sus modos. Además, algunas tarjetas ofrecen modos adicionales al añadir más memoria de vídeo.
Presentamos a continuación, a modo de resumen, una lista de los estándares en video más encontrados en nuevos y viejos computadores. En esta columna, en la sección o columna de “Especificaciones” se encontrará algunas características y los tipos de resoluciones que esos estándares son capaces de soportar:
Tipo Especificaciones Producido por
MDA Sólo monocromático, estándar de solo-texto (text-only), el texto se muestra a 80 x 25
Max de 720 x 350 de resolución pero cada pixel no es accesible individualmente, debido a que es sólo-texto. Desarrollado por IBM
CGA
(Color Graphics Adapter)
Max de 640 x 200 (Monocromático) en modo para gráficos (Graphic Mode).
Max de 160 x 200 (16 colores) en modo para gráficos (Graphic Mode).
Max de 80 x 25 de resolución en Modo para Texto (Text Mode). Desarrollado por IBM
EGA
(Enhanced Graphics Adapter) Max de 640 x 350 (16 colores, 60Hz) en Modo para Gráficos (Graphics Mode).
Max de 80 x 25 de resolución en Modo de Texto.
Desarrollado por IBM en 1984
PGA
(Professional Graphics Adapter) Max de 640 x 400 Desarrollado por IBM
VGA
(Video Graphics Adapter) Max de 640 x 480 (16 colores) en Modo para Gráficos (Graphics Mode).
Max de 320 x 200 (256 colores) en Modo para Gráficos (Graphics Mode).
Max de 720 x 400 de resolución en modo para texto. Desarrollado por IBM en 1987
XGA
(Extended graphics array) Es una actualización de la tarjeta de video VGA.
Max de1024 x 768 (256 colores) en Modo para Gráficos (Graphics Mode). Desarrollado por IBM in 1990.
SVGA
No tiene una definición real, pero comúnmente se refiere ésta como (Super Video Graphics adapter). Depende de la cantidad de memoria de video que posea. En la tabla mostrada a continuación de ésta (Tabla 2.), encontramos los distintos modos disponibles según la memoria que posea.
SXGA
(Super XGA) Max de 1400x1050 en Modo para Gráficos (Graphics Mode).
UXGA
(Ultra XGA) Max de 1600x1200 en Modo para Gráficos (Graphics Mode).
WSXGA
(Wide SXGA) Soporta resoluciones de 1600 x 900 pixeles o de
1600 x 1024 pixeles
WUXGA
(Wided UXGA)
WXGA
Wide XGA Max de 1366x768 de resolución.
Es una ampliación de resolución horizontal (el término "wide" se refiere al formato panorámico) del formato XGA.
Tabla 1. Estándares de Tarjetas de Video
3.3. La resolución y el número de colores
Se denomina resolución de pantalla a la cantidad de pixeles que se pueden ubicar en un determinado modo de pantalla. Estos pixeles están a su vez distribuidos entre el total de horizontales y el de verticales. Todos los monitores pueden trabajar con múltiples modos, pero dependiendo del tamaño del monitor, unos nos serán más útiles que otros.
Un monitor cuya resolución máxima sea de 1024x768 pixeles puede representar hasta 768 líneas horizontales de 1024 pixeles cada una, probablemente además de otras resoluciones inferiores, como 640x480 u 800x600.
Cuanto mayor sea la resolución de un monitor, mejor será la calidad de la imagen en pantalla, y mayor será la calidad del monitor. La resolución debe ser apropiada además al tamaño del monitor; es normal que un monitor de 14" ó 15" no ofrezca 1280x1024 pixeles, mientras que ésta es la mínima resolución que se le puede exigir a un monitor de 17" o superior.
Hay que decir que aunque se disponga de un monitor que trabaje a una resolución de 1024x768 pixeles, si la tarjeta gráfica instalada es VGA (640x480), la resolución de nuestro sistema será esta última (640x480).
En cuanto al número de colores, resulta casi evidente: los que puede presentar a la vez por pantalla la tarjeta. Así, aunque las tarjetas EGA sólo representan a la vez 16 colores, los eligen de una paleta de 64 colores.
La combinación de estos dos parámetros se denomina modo de vídeo; están estrechamente relacionados: a mayor resolución, menor número de colores representables, y a la inversa. En tarjetas modernas (SVGA y superiores), lo que las liga es la cantidad de memoria de la tarjeta de vídeo (no la memoria general o RAM del computador). Algunas combinaciones son mostradas en la Tabla 2, más adelante.
Para los curiosos, el cálculo de la memoria necesaria es:
(Res. Vertical) x (Res. Horizontal) x (Bits de color) / 8.
Cabe destacar que el modo de vídeo elegido debe ser soportado por el monitor, si no éste podría dañarse si no es muy moderno, ya que los monitores actuales se desactivan automáticamente al detectar una configuración incompatible. Esto depende de las características del mismo, en concreto de la Frecuencia Horizontal.
Por otra parte, los modos de resolución para gráficos en 3D (fundamente juegos) suelen necesitar bastante más memoria, en general unas 3 veces más; por ello, jugar a 800x600 puntos con 16 bits de color (65.536 colores) suele requerir al menos 4 MB de memoria de vídeo.
Como ya hemos visto, la resolución del video y la profundidad de colores, aumenta de acuerdo a la cantidad de memoria que poseemos. Esta tabla que presentamos a continuación ilustra todas las resoluciones y profundidades de colores disponibles para la mayoría de los PC, y la cantidad de memoria que cada tipo necesita:
RESOLUCION / COLOR 512K 1MB 2MB 4MB 6MB
640 x 480 @ 8-Bit 256 Colores X X X X X
640 x 480 @ 16-Bit (65,000 Colores) X X X X
640 x 480 @ 24-Bit (16.7 Millones Colores) X X X X
800 x 600 @ 8-Bit 256 Colores X X X X X
800 x 600 @ 16-Bit (65,000 Colores) X X X X
800 x 600 @ 24-Bit (16.7 Millones Colores) X X X
1024 x 768 @ 8-Bit 256 Colores X X X X
1024 x 768 @ 16-Bit (65,000 Colores) X X X
1024 x 768 @ 24-Bit (16.7 Millones Colores) X X
1152 x 1024 @ 8-Bit 256 Colores X X X
1152 x 1024 @ 16-Bit (65,000 Colores) X X X
1152 x 1024 @ 24-Bit (16.7 Millones Colores) X X
1280 x 1024 @ 8-Bit 256 Colores X X X
1280 x 1024 @ 16-Bit (65,000 Colores) X X
1280 x 1024 @ 24-Bit (16.7 Millones Colores) X X
1600 x 1200 @ 8-Bit 256 Colores X X X
1600 x 1200 @ 16-Bit (65,000 Colores) X X
1600 x 1200 @ 24-Bit (16.7 Millones Colores) X
TABLA 2. Relación Memoria de Video – Resolución y profundidad de colores.
3.4. La velocidad de refresco (Refresh Rate)
Es el número de veces que se escribe la información en pantalla por unidad de segundo. También se llama “Frecuencia de Refresco Vertical”. Se puede comparar al número de fotogramas por segundo de una película de cine, por lo que deberá ser lo mayor posible. Se mide en Hz (hertzios) y debe estar por encima de 60 Hz, preferiblemente 70 u 80 (Con esto vemos que, 70 Hz significa que la pantalla se dibuja cada 1/70 de segundo, o 70 veces por segundo). A partir de esta cifra, la imagen en la pantalla es sumamente estable, sin parpadeos apreciables, con lo que la vista sufre mucho menos. Se toma como mínimo absoluto 60 Hz, por debajo de esta cifra los ojos sufren muchísimo, y unos minutos bastan para empezar a sentir hasta incluso un pequeño dolor de cabeza.
Antiguamente los monitores sólo podían presentar imágenes con unos refrescos determinados y fijos, por ejemplo los monitores CGA o EGA y algunos VGA que usaban una técnica horrible denominada entrelazado, que consiste en que la pantalla se dibuja en dos pasadas, primero las líneas impares y luego las pares, por lo que 70 Hz entrelazados equivale a poco más de 35 sin entrelazar, lo que cansa la vista sobremanera; hoy en día todos los monitores pueden presentar varios refrescos dentro de un rango determinado (multiscan).
La tarjeta de video es la que proporciona estos refrescos, pero quien debe presentarlos es el monitor. Si ponemos un refresco de pantalla que el monitor no soporta, podríamos dañarlo , por lo que debemos conocer su rango de velocidades de refresco para no tener ningún problema, para lo cual lo mejor es leer con detenimiento el manual o mirar otro parámetro denominado Frecuencia Horizontal , que debe ser lo mayor posible, entre unos 30 a 80 Khz.
Tampoco todas las tarjetas de vídeo pueden ofrecer cualquier velocidad de refresco. Esto depende de dos parámetros:
• La velocidad del RAMDAC, que es el conversor analógico digital y se mide en MHz, y debe ser lo mayor posible, preferiblemente superior a 300 MHz.
• La velocidad de la memoria de vídeo, preferiblemente de algún tipo avanzado como WRAM, SGRAM o SDRAM. Lo último es la DDR SDRAM.
3.5. Memoria de vídeo
Como hemos dicho, su tamaño influye en los posibles modos de vídeo (cuanta más exista, más opciones tendremos); además, su tipo determina si conseguiremos buenas velocidades de refresco de pantalla o no. Los tipos más comunes son:
• DRAM: en las tarjetas más antiguas, ya descatalogadas. Malas características; refrescos máximos entorno a 60 Hz.
• EDO: también llamada "EDO DRAM". Hasta hace unos cuatro años, estándar en tarjetas de calidad media-baja. Muy variables refrescos dependiendo de la velocidad de la EDO, entre 40 ns las peores y 25 ns las mejores.
• VRAM y WRAM: bastante buenas, aunque en desuso; en tarjetas de calidad, muy buenas características.
• MDRAM: un tipo de memoria no muy común, pero de alta calidad.
• SDRAM, DDR SDRAM: actualmente la mayoría de los fabricantes la utilizan debido a que tiene muy buenas prestaciones. La DDR SDRAM duplica el ancho de banda de la SDRAM al duplicar la transferencia de datos. DDR (Double Data Rate) y lo que la diferencia de la SDRAM (Single Data Rate) es que permite la transferencia de datos por dos canales distintos simultáneamente en un mismo ciclo de reloj, o lo que es lo mismo, en otras palabras, la capacidad de mandar y recibir datos simultáneamente.
• SGRAM: este es un tipo de memoria SDRAM fabricada en especial para uso gráfico, en teoría incluso un poco más rápida, pero actualmente está en desuso debido a su alto precio y bajo rendimiento comparado con la DDR SDRAM.
Según la tarjeta gráfica esté integrada en la placa base (bajas prestaciones) o no, utilizará la memoria RAM propia del ordenador o dispondrá de una propia. Dicha memoria es la memoria de vídeo o VRAM. Su tamaño oscila entre 128 MB y 892 MB. La memoria empleada en 2006 estaba basada en tecnología DDR, destacando DDR2, GDDR3 y GDDR4. La frecuencia de reloj de la memoria se encontraba entre 400 MHz y 1,8 GHz.
Una parte importante de la memoria de un adaptador de video es el Z-Buffer, encargado de gestionar las coordenadas de profundidad de las imágenes en los gráficos 3D.
Tecnología Frecuencia (MHz) Ancho de banda (GB/s)
DDR 166 - 950 1.2 - 30.4
DDR2 533 - 1000 8.5 - 16
GDDR3 700 - 1700 5.6 - 54.4
GDDR4 1600 - 1800 64 - 86.4
3.6. Interfaces con la placa base o tarjeta madre.
La tarjeta gráfica, como añadido que es al PC, se conecta a éste mediante un slot o ranura de expansión. Muchos tipos de ranuras de expansión se han creado precisamente para satisfacer a la ingente cantidad de información que se transmite cada segundo a la tarjeta gráfica. Por orden cronológico, han sido principalmente las siguientes:
• ISA: el conector original del PC, poco apropiado para uso gráfico; en cuanto llegamos a tarjetas con un cierto grado de aceleración resulta insuficiente. Usado hasta las primeras VGA "aceleradoras gráficas", aquellas que no sólo representan la información sino que aceleran la velocidad del sistema al liberar al microprocesador de parte de la tarea gráfica mediante diversas optimizaciones. Arquitectura de bus de 16 bits a 8 MHz, dominante durante los años 1980; fue creada en 1981 para los IBM PC.
• MCA: intento de sustitución en 1987 de ISA por IBM. Disponía de 32 bits y una velocidad de 10 MHz, pero era incompatible con los anteriores.
• EISA: respuesta en 1988 de la competencia de IBM; de 32 bits, 8.33 MHz y compatible con las placas anteriores.
• VESA Local Bus: más que un slot, es un bus, un conector íntimamente unido al microprocesador, lo que aumenta la velocidad de transmisión de datos. Una solución barata usada en muchas placas 486, de buen rendimiento pero tecnológicamente no muy avanzada. Creado como extensión de ISA que solucionaba la restricción de los 16 bits, duplicando el tamaño de bus y con una velocidad de 33 MHz.
• PCI: el estándar para conexión de tarjetas gráficas hasta hace poco. Suficientemente veloz hasta hace un par de años y actualmente para quien no requiera una gran potencia de cálculo en 3D, ordenadores destinados, por ejemplo, a tareas ofimáticas. Fue un bus que desplazó a los anteriores a partir de 1993; posee un tamaño de 32 bits y una velocidad de 33 MHz, y permitía una configuración dinámica de los dispositivos conectados sin necesidad de ajustar manualmente los jumpers. Posteriormente, PCI-X fue una versión que aumentó el tamaño del bus hasta 64 bits y aumentó su velocidad hasta los 133 MHz.
• AGP: tampoco un slot, sino un puerto (algo así como un bus local), pensado únicamente para tarjetas gráficas que transmitan una enorme cantidad de MB/s de información, típicamente las 3D. Presenta poca ganancia en prestaciones frente a PCI, pero tiene la ventaja de que las tarjetas AGP pueden utilizar memoria del sistema como memoria de vídeo (lo cual, sin embargo, penaliza mucho el rendimiento del computador). Posee un bus dedicado, de 32 bits como PCI; en 1997 la versión inicial incrementaba la velocidad hasta los 66 MHz.
• PCIe: actualmente muy usada, es una interfaz en serie que desde 2004 empezó a competir contra AGP, llegando a doblar en 2006 el ancho de banda del AGP. Hay que tener cuidado y no debe confundirse con PCI-X, que es una versión mejorada del PCI.
En cualquier caso, el conector (slot) sólo puede limitar la velocidad de una tarjeta, no la eleva, lo que explica que algunas tarjetas PCI sean muchísimo más rápidas que otras AGP más baratas o peor fabricadas. Debido a sus limitaciones, luego aparecieron el AGP 2X, 4X y hasta 8x, elevando considerablemente la velocidad inicial del bus.
A continuación presentamos una tabla de resumen:
Bus Anchura
(bits) Frecuencia
(MHz) Ancho
de banda
(MB/s) Puerto
ISA XT 8 4,77 8 Paralelo
ISA AT 16 8,33 16 Paralelo
MCA 32 10 20 Paralelo
EISA 32 8,33 32 Paralelo
VESA 32 40 160 Paralelo
PCI 32 - 64 33 - 100 132 - 800 Paralelo
AGP 1x 32 66 264 Paralelo
AGP 2x 32 133 528 Paralelo
AGP 4x 32 266 1000 Paralelo
AGP 8x 32 533 2000 Paralelo
PCIe x1 1*32 25 / 50 100 / 200 Serie
PCIe x4 1*32 25 / 50 400 / 800 Serie
PCIe x8 1*32 25 / 50 800 / 1600 Serie
PCIe x16 1*32 25 / 50 1600 / 3200 Serie
3.6. Tarjetas de TV
Las tarjetas sintonizadoras de TV son tarjetas de expansión (normalmente para slot PCI) capaces de sintonizar los diferentes canales de televisión a partir de la señal localizada en un cable coaxial de TV (sea cual sea la procedencia física de la señal, haya venido por cable coaxial, HFB, por antena parabólica, etc.). Esta señal se introduce en la tarjeta de TV por medio del conector BNC exterior de modo que la tarjeta se encargue de sintonizar un determinado canal de TV de la gama de canales modulados en frecuencia que recibamos en nuestra instalación local. De todo esto se encargan los drivers y programas que vienen en la tarjeta, normalmente únicamente en versión Microsoft Windows.
