Unidad 1. Sistemas Computacionales

Los Sistemas Computacionales están habilitados por muchos subsistemas, conocidos como: el subsistema de hardware, el subsistema de software, y el subsistema de redes. Entender la forma en que estos subsistemas trabajan juntos te ayudará a entender la manera en que un sistema computacional trabaja como un todo. En esta unidad tendrás una visión de alto-nivel de un sistema computacional dividido en estos subcomponentes, y aprenderás sobre el rol primario que juega cada subsistema. Posteriormente, en unidades subsiguientes, profundizarás a detalle sobre cada subsistema.

Para adentrarnos en el siguiente paso de los avances computacionales, es importante conocer cómo surgieron las computadoras y la forma en que han evolucionado. A menos que sepas cómo pueden ser usadas las computadoras, su poder puede no ser aparente. Para ampliar tu perspectiva en relación al uso de los sistemas computacionales, incluimos algunos interesantes ejemplos de cómo pueden ser usadas las computadoras. Tal vez descubras una carrera que sea de tu interés.

Después de obtener una "imagen general" de cómo trabajan las computadoras, y cómo pueden ser usadas, debes leer en tu libro de texto acerca del desarrollo de la industria computacional y la búsqueda de trabajo en este campo. Antes de pasar a la siguiente unidad, que se adentra en los detalles de los sistemas de hardware, revisaremos los conceptos fundamentales de los sistemas computacionales, haciendo uso de una codificación numérica para representar los datos.Secuencia de Lecturas: 1.1 Introducción a los Sistemas Computacionales 1.2 Evolución de los Sistemas Computacionales 1.3 Representación de Datos en un Sistema Computacional

1.1 Introducción a los Sistemas Computacionales

Esta sección ofrece una visión de alto nivel de los diferentes componentes que forman parte de un sistema computacional. También obtendrás un entendimiento básico de cómo trabaja una computadora usando sus subcomponentes.

Secuencia de Lecturas:

1.1.1 Componentes de un Sistema Computacional . Objetivo de Aprendizaje: Obtener una visión general de los componentes de un sistema computacional, el sistema de hardware, el sistema de software, y el sistema de redes.

Libro Parsons/Oja, Capítulo 1-Sección B (páginas 14-21). Objetivo de Aprendizaje: Conocimiento de las operaciones básicas de una computadora (entrada, procesamiento, y salida). Preguntas para tu lectura: Una vez completada esta lectura, prueba tu entendimiento tratando de contestar las siguientes preguntas:-¿Qué tipos diferentes de computadoras existen?-¿Cómo puedes agregar equipamiento opcional a una computadora?-¿Por qué es útil que las computadoras se comuniquen unas con otras?-¿Por qué crees que los dispositivos como monitores, impresoras, y teclados sean llamados "periféricos"?

1.1.1 Componentes de un Sistema Computacional Sistema de Hardware

Sistema de Software —Software del Sistema Operativo y Software de Aplicación Sistema de Redes

Una computadora es una máquina electrónica que realiza la entrada, procesamiento, almacenamiento, y salida, de acuerdo a instrucciones programadas para desarrollar tareas específicas. Anteriormente, las computadoras eran usadas principalmente para realizar cálculos aritméticos, de aquí el término, computadora. Considera la forma primitiva de una computadora, una calculadora. Tu introduces los números y la operación aritmética que deseas que realice la calculadora, por ejemplo, “3+5=”, y luego la calculadora procesa la expresión aritmética sumando 3 y 5, almacena el resultado de 8, y despliega el resultado en la pantalla.

La computadora moderna opera en una forma similar. Una entrada a la computadora puede ser enviada a través del teclado o del ratón. Luego la computadora procesa la entrada, almacena el resultado, y lo despliega a través del monitor, bocinas, impresora, u otros dispositivos de salida. Por ejemplo, cuando solicitas una página Web tecleando su URL (Dirección Uniforme de Localización de Recursos -Uniform Resource Locator), "http://www.icarnegie.com", la computadora procesa la entrada buscando la página solicitada en Internet. Luego, como salida, despliega la página solicitada en el monitor.

En general, un sistema computacional puede descomponerse en el sistema de hardware, el sistema de software, y el sistema de redes. Cada uno de estos subsistemas será discutido con mayor detalle en unidades subsiguientes de este curso. La siguiente figura muestra los principales subsistemas en un sistema computacional, con algunos ejemplos.

Figura 1Componentes de un sistema computacional

Veamos ahora cada subsistema y su funcionalidad principal.

Sistema de Hardware

El sistema de hardware consiste de componentes físicos externos e internos que permiten que una computadora acepte entradas, las procese, almacene datos, y produzca salidas. Cada uno de los componentes de hardware será discutido con mayor detalle en la Unidad 2. Sistema de Hardware.

Las siguientes figuras muestran algunos componentes externos de hardware de una computadora.

Figura 2 Componentes de hardware

El siguiente diagrama indica los componentes de hardware dentro de la unidad del sistema. Cada uno de estos componentes juega un rol esencial en la operación de un sistema computacional.

Figura 3 Componentes dentro de la unidad del sistema

Los componentes de hardware brindan la interfaz física a un sistema computacional. Sin embargo, no pueden funcionar sin las instrucciones para operarlos. Estas instrucciones son los programas de software.

Sistema de Software —Software del Sistema Operativo y Software de Aplicación

Los dos diferentes tipos de programas de software son (1) software del sistema operativo y (2) software de aplicaciones. El siguiente diagrama muestra los niveles de interacción entre usuarios, software de aplicaciones, software del sistema operativo, y el sistema de hardware.

Figura 4Interacción entre el sistema de hardware, software del sistema operativo, software de aplicaciones, y los usuarios

El software del sistema operativo funciona como la interfaz entre el software de aplicaciones y los componentes de hardware. El software de aplicaciones es la interfaz con los usuarios del sistema computacional.

El software del sistema operativo provee instrucciones a los componentes del sistema de hardware. Como ejemplo podemos mencionar el sistema operativo Windows de Microsoft y el sistema operativo de Macintosh. Cuando se introduce una entrada, el sistema operativo da instrucciones para enviar la entrada a los componentes apropiados de hardware para que la procesen. Luego, provee instrucciones para que el resultado sea enviado al dispositivo de salida apropiado. Por ejemplo, cuando un usuario escribe a través del teclado, el sistema operativo Windows de Microsoft toma la entrada enviada a través de éste y despliega las letras en el monitor. Aprenderás más sobre el funcionamiento del sistema operativo en la Unidad 3. Software del Sistema Operativo.

El software de aplicaciones brinda instrucciones que le permiten al usuario desarrollar tareas específicas, como crear presentaciones, realizar documentos escritos, y editar imágenes. Ejemplos de programas de software de aplicaciones son Microsoft Word y el Bloc de Notas. Las instrucciones del software de aplicaciones son manejadas por el sistema operativo. Por ejemplo, cuando abres un archivo usando Microsoft Word, primero la aplicación brinda la interfaz al usuario para que puedas especificar qué archivo deseas abrir (por ejemplo, la barra de menú). Una vez que seleccionas el archivo, la aplicación notifica al sistema operativo que se requiere cierto archivo. El sistema operativo solicita el archivo al disco duro de la computadora. Puedes ver el software de aplicaciones de tu computadora en este momento pulsando el botón de Inicio y luego seleccionando Programas. Si estás leyendo esta página en línea, probablemente estés usando Internet Explorer o el programa de navegación de Netscape. Discutiremos más acerca de cómo trabaja el software de aplicaciones en la Unidad 4. Software de Aplicación.

Sistema de Redes

El sistema mundial de redes de computadoras es Internet, una red de redes. A través de Internet, las computadoras conectadas en red pueden acceder otras computadoras en la red. El Internet permite transmitir datos de una computadora a otra.

El sistema de redes administra la forma en que los datos se transfieren de una computadora a otra y la manera en que los diferentes componentes de un sistema de redes trabajan juntos. El siguiente diagrama muestra los componentes del sistema de redes requeridos para que una computadora se pueda comunicar con otra a través de Internet.

Figura 5Componentes de Conexión de Redes

Una NIC (tarjeta de interfaz de red -Network Interface Card-) envía datos desde una computadora a la red, y recolecta los datos entrantes enviados por otras computadoras. Un módem es un dispositivo que permite que los datos sean transmitidos desde una computadora a través de líneas telefónicas, o líneas de televisión por cable, a otras computadoras en Internet. Además de estos componentes de hardware de red, una computadora también necesita un proveedor de servicios de Internet como América Online para permitir la conexión a Internet. Software de aplicaciones como navegadores de red (por ejemplo, Internet Explorer y Netscape) y correo electrónico (por ejemplo, Outlook y Netscape mail) también mejoran la utilidad de un sistema de redes. Profundizaremos más sobre cómo trabaja un sistema de redes en la Unidad 5. Sistemas de Redes.

1.2 Evolución de los Sistemas Computacionales

En esta sección, aprenderás sobre los orígenes y los avances de la tecnología computacional. Luego explorarás algunos usos innovadores de las computadoras para mejorar diferentes aspectos de nuestras vidas. También descubrirás la forma en que las computadoras pueden ser de gran ayuda en tu campo de interés, ya sea en el área de servicios educativos, investigación médica, administración de negocios, o el entretenimiento. Al final de esta sección, puedes leer sobre la industria de la computación, la cual se ha convertido en un segmento principal de la economía mundial, generando muchos tipos de carreras y oportunidades de negocio.

Secuencia de Lecturas:

1.2.1 Breve Historia . Objetivo de Aprendizaje: Entender los orígenes y los avances la tecnología computacional.

Parsons/Oja, Capítulo 9-Sección A (páginas 470-480). Objetivo de Aprendizaje: Conocer la historia de la computación y las computadoras.

1.2.2 Aplicaciones de los Sistemas Computacionales . Objetivo de Aprendizaje: Obtener una visión general de cómo pueden ser usadas las computadoras para mejorar diferentes aspectos de nuestras vidas.

Parsons/Oja, Capítulo 9-Sección B (páginas 481-493). Objetivo de Aprendizaje: Conocer la industria computacional y de IT (tecnología de información), y su impacto en los mercados mundiales actuales y ciclos de vida del producto.

Parsons/Oja, Capítulo 9-Sección C (páginas 494-506). Objetivo de Aprendizaje: Conocer las diferentes carreras disponibles en la industria computacional.

Además: Existen muchos sitios Web populares para las personas que desean

buscar trabajo. Después de terminar esta lectura, visita Monster.com y presiona sobre Search Jobs para buscar trabajos relacionados con la computación en tu área. Primero, en la sección Location Search box, selecciona un lugar cerca de ti, y luego teclea palabras como "programmer" o "database" en la sección Keyword Search box.

1.2.1 Breve Historia 1200s—Dispositivos de Cálculo Manual 1600s—Calculadoras Mecánicas 1800s—Tarjetas Perforadas 1940s—Tubos de Vacío 1950s—Transistores 1960s—Circuitos Integrados (IC) 1970s a la Actualidad—Microprocesador Ritmo de Avance

Con el desarrollo del comercio en las sociedades antiguas, la gente empezó a notar la necesidad de tener un sistema de registro que le permitiera sumar, restar y guardar transacciones sencillas. Para facilitar el proceso de registro, se desarrollaron los dispositivos para contar. Al principio, la gente usaba sus dedos, piedras, y varas para contar. Posteriormente emergieron las calculadoras mecánicas, pero éstas eran lentas y abultadas. Cuando se descubrió la electricidad, los componentes electrónicos reemplazaron las partes mecánicas abultadas, y permitieron la creación de dispositivos de cálculo más pequeños y rápidos. Las computadoras están continuamente evolucionando hacia la realización de cálculos más rápidos, más capacidad de almacenamiento, y menor tamaño, tratando de mantener un precio razonable.

Con los avances en los dispositivos computacionales, los usos de las computadoras han ido más allá del alcance del comercio y se han integrado a muchos aspectos de nuestras vidas. Las compras son procesadas a través de computadoras. Los productos son diseñados usando computadoras. Las películas son hechas con simulaciones hechas por computadora. El crecimiento de la industria computacional está dirigido por las numerosas formas en que la tecnología computacional puede ser aplicada en áreas como el comercio, las comunicaciones, la banca, y la educación. En la siguiente sección discutiremos cómo puede ser usada la tecnología computacional.

Comenzaremos nuestra discusión sobre cómo se desarrollaron las computadoras, examinando periodos en el tiempo caracterizados por su investigación pionera para utilizar la computación para solucionar problemas de datos intensivos o de cálculos intensivos. Verás cómo avanzaron los métodos computacionales hasta la forma en que los conocemos actualmente.

1200s—Dispositivos de Cálculo Manual

Los dispositivos de cálculo manual requerían el uso de las manos para mover componentes del dispositivo.

El primer dispositivo de cálculo, el ábaco, fue usado en China. Este involucraba el movimiento manual de cuentas para hacer cálculos. A continuación se muestra la foto de un ábaco.

Figura 1 ?baco

1600s—Calculadoras Mecánicas

Las calculadoras mecánicas usaban ruedas, engranes y cuentas.

1642: Blaise Pascal inventó la Pascalina, que es una calculadora mecánica. La máquina usaba algunos principios del ábaco, pero usaba ruedas para mover las cuentas.

1800s—Tarjetas Perforadas

Las tarjetas perforadas usaban agujeros que seguían un patrón específico para representar las instrucciones proporcionadas a una máquina o a los datos almacenados. La idea de almacenar datos e instrucciones de programas en tarjetas perforadas vino del telar de Jacquard. Este usaba tarjetas con patrones de agujeros perforados para producir cantidades masivas de telas tejidas en una variedad de patrones. Cada tarjeta perforada representa un patrón y la tarjeta perforada puede ser alimentada a través del telar de Jacquard para producir telas tejidas del mismo patrón de manera repetida. De manera similar, instrucciones diferentes de un programa pueden ser almacenadas en tarjetas perforadas separadas, que pueden ser alimentadas en la máquina de cómputo repetidas veces. Usando tarjetas perforadas, se pueden almacenar instrucciones de programas y datos.

1834: Charles Babbage diseñó un nuevo dispositivo de cálculo de propósito general, el Motor Analítico, el cual es el ancestro de las computadoras modernas. Este incluía los componentes esenciales de las computadoras de hoy en día, es decir, la entrada, procesamiento, almacenamiento y salida de datos.

La asistente de Babbage, Augusta Ada King, Condesa de Lovelace e hija del poeta Inglés Lord Byron, creó las rutinas de instrucción almacenadas en las tarjetas perforadas para decirle a la máquina qué debía hacer. Las rutinas de instrucciones usadas por la computadora son conocidas como "programas computacionales". Ella es por lo tanto, la primera mujer programadora de computadoras, y en su honor, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos nombró al lenguaje de programación ADA.

A continuación se muestra una imagen de un motor analítico.

Figura 2Motor analítico

1890: Herman Hollerith diseñó una dispositivo electrónico de tabulación de tarjetas perforadas que permitió al Buró de Censo de los Estados Unidos tabular el censo de 1890 en seis meses, lo que de otra forma les hubiera tomado más de siete años. La máquina de Hollerith usaba tarjetas perforadas para almacenar datos, en lugar de rutinas de instrucciones.

1896: Hollerith pensó que el mundo de negocios se podía beneficiar con el dispositivo electrónico de tabulación de tarjetas perforadas, y fundó la Compañía de Máquinas de Tabulación (Tabulating Machine Company), que después se convirtió en la compañía denominada Máquinas Internacionales de Negocios (International Business Machines), mejor conocida como IBM, en 1924.

1940s—Tubos de Vacío

Los tubos de vacío son usados para controlar el flujo de electrones. Debido a que los tubos de vacío responden más rápido que los componentes mecánicos, fue posible hacer cálculos más rápidos. Pero, los tubos consumían mucho poder, y se quemaban rápidamente.

A continuación se muestra una foto de unos tubos de vacío.

Figura 3Tubos de vacío

1945: El primer prototipo de computadora que usó tubos de vacío, fue ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer, por sus siglas en inglés). Fue diseñado para calcular las tablas de trayectoria para la Armada de los Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial, pero no fue terminado, sino hasta tres meses después de la guerra.

La máquina tenía 100 pies de largo y 10 pies de alto y pesaba 30 toneladas. Tenía arriba de 18,000 tubos de vacío. Pero en el primer año, un total de 19,000 tubos se quemaron y fueron reemplazados. La ENIAC podía desarrollar 5,000 sumas por

segundo, pero su operación tenía que ser programada manualmente conectando cables y colocando 6,000 interruptores.

La primera computadora comercializada exitosamente, llamada UNIVAC, fue desarrollada por la Corporación de Computadoras Eckert-Mauchly (después adquirida por Remington Rand). La máquina tenía 14.5 pies de largo, 7.5 pies de alto, y 9 pies de ancho. Podía leer 7,200 caracteres por segundo. Tenía un precio de $930,000 dólares. Otro desarrollo importante, fue la invención del compilador, por Admiral Grace Hopper quien estaba trabajando en Eckert-Mauchly en ese tiempo. Un compilador permite que las instrucciones de un programa sean escritas en inglés y luego traducidas a un lenguaje que la máquina puede entender. Esta invención hizo la tarea de programación más fácil y rápida.

1950s—Transistores

Los transistores desarrollaban funciones similares a los tubos de vacío, pero eran más pequeños, económicos y confiables. Además, consumían menos poder. La capacidad de los transistores de reemplazar a los tubos de vacío fue demostrada por vez primera por los Laboratorios Bell de AT&T. Las computadoras basadas en transistores podían desarrollar entre 200,000 y 250,000 cálculos por segundo.

Los transistores también son usados en otros dispositivos eléctricos como el radio. A continuación se muestra la foto de un radio y unos transistores.

Figura 4 Transistores

1960s—Circuitos Integrados

Un circuito integrado, también llamado "microchip" o "chip" es una lámina delgada de silicón empacada con elementos de circuitos microscópicos, como cables, transistores, capacitores, y resistores. Fue desarrollado en 1958 por Jack Kilby en Texas Instruments y de manera independiente por Robert Noyce en Fairchild Semiconductor. Los circuitos integrados permitieron que el equivalente a miles de tubos de vacío o transistores se empacaran en un sólo chip miniatura, del tamaño de la uña de tu dedo, reduciendo el espacio físico, peso, y requerimientos de poder para dispositivos como las computadoras. Las computadoras se volvieron más pequeñas, conforme más componentes pudieron acomodarse en el chip. Puedes encontrar más información sobre el IC chip en el Instituto Smithsonian de Jerome y Dorothy Lemelson, Centro para el Estudio de Inventos e Innovaciones.

1970s a la Actualidad—Microprocesador

El microprocesador combina varios componentes de una computadora en un

microchip. Antes de que se desarrollara el microprocesador, cada circuito integrado tenía que ser producido para un propósito particular, pero ahora, un microprocesador puede ser producido y luego programado para varios propósitos, para diferentes necesidades. A continuación se muestra la foto de un microprocesador. Observa que millones de cables están colocados en un área del tamaño de la uña de tu dedo.

Figura 6 Chip de un microprocesador

El primer microprocesador de propósito general fue el Intel 4004. Este fue desarrollado en 1971 por Ted Hoff. El Intel 4004 permitió que los sistemas computacionales basados en microprocesadores fueran más rápidos, pequeños y menos caros que antes.

Ritmo de Avance

Los transistores siguen disminuyendo su tamaño. Conforme los transistores se vuelven cada vez más pequeños, más transistores pueden ser colocados en un chip. Esto implica velocidades de procesamiento más rápidas, y mayor capacidad de almacenamiento. En 1965, Gordon Moore, un fundador de Intel, uno de los manufactureros más grandes de microchips, hizo la observación de que existe un crecimiento exponencial en el número de transistores por circuito integrado. El predijo que el número de transistores que pueden colocarse en un microchip se doblaría cada 12 meses, hasta que fueran alcanzadas las limitaciones físicas. Esta observación se conoce como la "Ley de Moore". Actualmente, el crecimiento exponencial ha disminuido a duplicarse cada 18 meses, sin embargo, la tasa de crecimiento sigue siendo exponencial. La siguiente figura muestra el número de transistores en un microchip creciendo exponencialmente. Se explicará más sobre la Ley de Moore en la página 2.5.1 La Ley de Moore.

Figura 7La ley de Moore aplicada a los procesadores Intel[Moore's Law, The Future - Technology & Research at Intel]

  Año de Introducción

Transistores

4004 1971 2,250

8008 1972 2,500

8080 1974 5,000

8086 1978 29,000

286 1982 120,000

procesador 386TM 1985 275,000

procesador486TM

DX 1989 1,180,000

procesador Pentium® 1993 3,100,000

procesador Pentium II 1997 7,500,000

procesador Pentium III 1999 24,000,000

procesador Pentium 4 2000 42,000,000

procesador Itanium 2 2002 220,000,00

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Tabla 1Número de transistores usados en procesadores Intel a través de los años [Sitio de Investigación Intel]

1.2.2 Aplicaciones de los Sistemas Computacionales En la Educación Aprendizaje Facilitado a través de Multimedia Educación Basada en Simulación Entrenamiento Basado en Máquinas Inteligentes Aprendizaje Interactivo En los Negocios Administración de la Cadena de Suministro Administración de Proyectos Administración de las Relaciones con el Cliente Ventas y Mercadotecnia a través del Comercio Electrónico Investigación en el Área de Manufactura En el Entretenimiento Películas Videojuegos Música Fotografía Digital Viajes

Sistemas Computacionales Portátiles

Los sistemas computacionales han mejorado nuestra vida de muchas maneras. En los siguientes ejemplos verás cómo el uso innovador de las computadoras puede enaltecer la forma en que aprendemos, realizamos negocios, y disfrutamos la vida. Conforme vayas explorando las diferentes aplicaciones de los sistemas computacionales, piensa cómo podrías usar o desarrollar tecnologías computacionales en tu campo de interés.

En la Educación

Aprendizaje Facilitado a través de Multimedia

Webopedia define multimedia como "el uso de computadoras para presentar texto, gráficos, video, animación, y sonido de manera integrada". Las aplicaciones de software como Microsoft PowerPoint permiten que la lectura sea conducida con apoyos visuales animados. Las aplicaciones de software educativo pueden ser usadas para mejorar el aprendizaje del estudiante a través de un ambiente interactivo, multimedia, que puede ser más atractivo. Los estudiantes pueden pulsar botones en la pantalla de la computadora para acceder a diferentes secciones del material de aprendizaje. Un ejemplo de esto lo puedes observar en el Sitio Educativo de Intel (requiere Flash Player). Las computadoras pueden ayudar a enriquecer la experiencia de aprendizaje del estudiante.

Educación Basada en Simulación

Las computadoras pueden ser programadas para generar imágenes y animaciones que modelen otros sistemas. Estos sistemas pueden existir en el mundo físico en el que vivimos (por ejemplo, gente y objetos), o bien pueden ser producto de la imaginación (por ejemplo la vida en la luna y los seres mitológicos). Por ejemplo, el programa del Parque Temático de los Sim (Sim Theme Park program) permite a los usuarios diseñar sus propias montañas rusas, y brinda la opción desactivar la gravedad. Las simulaciones también pueden usarse para emular escenarios que pueden ser demasiado peligrosos de practicar con gente real. Los pilotos frecuentemente usan simuladores cuando aprenden sobre equipos nuevos. Además, las computadoras pueden ser usadas para modelar elementos que son difíciles de observar, como las estructuras moleculares. En los siguientes ejemplos verás la manera en que las simulaciones pueden ayudar en el aprendizaje.

La cabeza parlante que se muestra a continuación, demuestra cómo ésta puede usarse en la capacitación de lenguajes. La cabeza parlante simula de manera realista la cabeza de un ser humano, con una voz sintetizada por computadora que suena como la voz de un humano. Pulsa sobre la siguiente imagen para ver una demostración de cómo la simulación en 3-D de imagen y sonido puede ayudar en el aprendizaje del lenguaje, en formas que no pueden ser alcanzadas en el mundo real.

http://trestle.icarnegie.com/content/SSD/SSD2/4.4-Mx/normal/pg-

computer-sys/pg-evolution-of-computer-sys/pg-applications/baldisays.avi

Figura 1La cabeza parlante

Cortesía de Dominic Asarco, Profesor de Psicología, Universidad de California- en Santa Cruz

Otros ejemplos de entrenamiento basado en simulación que se discuten a continuación son el entrenamiento médico, modelación molecular, y entrenamiento militar.

•Entrenamiento Médico

En la Armada de los Estados Unidos, un software de realidad virtual (VR) en 3-D es usado para ayudar a medir y mejorar la efectividad del entrenamiento médico en el campo. El software permite practicar a los estudiantes en su propia computadora, el apoyo y tratamiento de traumas en soldados heridos. Esto podría eliminar la necesidad de enviar estudiantes al campo y agilizar el proceso de entrenamiento. Puedes encontrar más detalles sobre el software de entrenamiento en el artículo, "Software de Entrenamiento 3-D Ayuda a la Armada a Comparar Metodologías de Entrenamiento Médico".

El grupo de investigación Haptics de Millersville University y el Colegio de Medicina de Penn State University realizaron un proyecto de investigación conjunta en simulación quirúrgica. El proyecto tuvo como objetivo el desarrollar un software pudiera ser usado para simular un cuarto de procedimientos quirúrgicos. Usando un simulador quirúrgico en realidad virtual que ofrece retroalimentación sensible al tacto junto con imágenes reales en 3-D (realidad virtual), los estudiantes de medicina y los cirujanos pueden practicar y probar sus habilidades quirúrgicas. Esto podría reducir el consumo de recursos como órganos y espacios físicos para la realización de cirugías.

A continuación se muestra la imagen de una estudiante de medicina en la estación de simulación de órganos deformables, usando un par de tijeras.

Figura 2Estudiante utilizando una herramienta de simulación

El estudiante ve la siguiente imagen -un estómago deformable y las tijeras que el estudiante usa para interactuar con la simulación visual.

Figura 3Estómago deformable siendo manipulado por unas tijeras virtuales

© Copyright 2002 Departamento de Ciencias Computacionales, Millersville University Reproducido con permiso.

• Modelación Molecular

Investigadores del departamento de Bioquímica y Biofísica Molecular en Columbia University y el Instituto Médico Howard Hughes, usan una herramienta de visualización de software llamada Representación Gráfica y Análisis de Propiedades Estructurales GRASP, por sus siglas en inglés (Graphical Representation and Analysis of Structural Propierties), para crear modelos en 3-D de moléculas químicas y explorar sus propiedades.

A continuación se muestra la pantalla que aparece en una simulación de ADN.

Figura 4 Modelación de ADN

© Copyright 2002 grupo de Barry Honig del Departamento de Bioquímica y Biofísica Molecular de Columbia University y el Instituto Médico Howard Hughes.Reproducido con permiso.

La simulación visual de moléculas también puede ser animada, para mostrar cómo cambian a través del tiempo. Revisa grabaciones de simulaciones de moléculas. Puedes revisar más simulaciones de estudios en química en http://www.csc.fi/chem/gallery.phtml.

Un centro interdisciplinario de investigación aplicada, CRS4 (Centro de Estudios Avanzados, Investigación y Desarrollo en Sardinia), está desarrollando técnicas de simulación para crear modelos visuales en varios campos, incluyendo imágenes médicas, dinámica de fluidos, modelación ambiental, y más. Revisa la Galería de Animación de CRS4.

• Entrenamiento Militar

Se pueden usar simulaciones en 3-D para construir ambientes virtuales que sean una réplica del interior de naves militares, que sirvan para entrenar a los oficiales de ingeniería.Usando simulaciones, las naves físicas no requieren ser usadas durante el entrenamiento, y el número de gente que puede ser entrenada a la vez no está limitada. Además, el entrenamiento puede ser provisto a personas en diferentes localizaciones geográficas. Puedes aprender más sobre los beneficios de simulaciones en realidad virtual para entrenamiento en la página Tecnología para la Educación y Entrenamiento del Research Triangle Institute (RTI).

A continuación se muestra la pantalla de un ambiente virtual construido por el Research Triangle Institute (RTI) usando software de simulación en 3-D de Sense8. Puedes encontrar más imágenes de otros ambientes virtuales en la galería de Sense8.

Figura 5 Entrenamiento virtual para personal militar

© Copyright 2001 Research Triangle Institute.Reproducido con permiso.

Entrenamiento Basado en Máquinas Inteligentes

Los sistemas computacionales pueden programarse para reaccionar basados en el comportamiento del usuario. Por ejemplo, para facilitar el aprendizaje de una lengua extranjera, los investigadores de Carnegie Mellon University desarrollaron el software Fluency: Automatic Foreign Language Pronunciation Training software, el cual puede interpretar pronunciaciones y dar retroalimentación sobre cómo pronunciamos una palabra y cómo corregir la pronunciación.

Figura 6 Software de entrenamiento de lenguaje

© Copyright 2002 Language Technology Institute, Carnegie Mellon UniversityReproducido con permiso. (Nota: Este software tiene la patente pendiente y ha sido permitido su uso a través de la Oficina de Transferencia Tecnológica de CMU exclusivamente a Carnegie Speech Company, una subsidiaria de Carnegie Mellon University.)

Aprendizaje Interactivo

El compositor de música e inventor Tod Machover del MIT Media Lab y el Media Lab Europe comenzó la Sinfonía a los Juguetes (Toy Symphony), una interpretación internacional de música y a la vez proyecto educativo con el objetivo de introducir a los niños nuevas formas de hacer música. El proyecto involucra el uso de Juguetes Musicales para interesar a los niños a escuchar, desarrollar, y componer música. Los niños pueden tocar junto con algunos de los músicos que han alcanzado más logros a nivel mundial, que están participando en este proyecto.

A continuación se muestra la imagen de uno de los juguetes. Lee acerca de lo que este juguete realiza.

Figura 7 Juguete musical "Beatbug"

© Copyright 2002-2003 MIT Media LabReproducido con permiso.

En los Negocios

Administración de la Cadena de Suministro

La administración de la cadena de suministro trata de administrar y dar seguimiento al abasto de materias primas, su uso en el proceso de manufactura, y la entrega de productos terminados a los clientes. Algunas aplicaciones para la administración de la cadena de suministro usan algoritmos matemáticos para mejorar el flujo de la cadena de abasto y minimizar inventarios. En esta liga puedes leer más sobre el tema de Administración de la Cadena de Suministro.

Administración de Proyectos

La información sobre el desarrollo de productos, que incluye los requerimientos del producto, horarios de trabajo, problemas del proyecto, presupuestos, y diseño de productos, requiere ser organizada y rastreada para monitorear el progreso del proyecto. Las aplicaciones de software son capaces de mantener un registro de la base de datos del producto, horarios de trabajo, y el presupuesto del proyecto, para ayudarte a sortear barreras potenciales para completar a tiempo el proyecto. En la siguiente página puedes revisar una demostración de un software de administración de proyectos provista por Microsoft.

Administración de las Relaciones con el Cliente

La administración de las relaciones con el cliente (CRM por sus siglas en inglés) es un proceso que recolecta información sobre la base de clientes, la efectividad de la mercadotecnia, y las tendencias del mercado, para aprender más sobre el comportamiento de los clientes. Un software de CRM puede recolectar información sobre datos demográficos del cliente, e investigar su comportamiento de compra, con el objetivo de predecir las necesidades del cliente e incrementar los ingresos.

Un sistema de CRM puede involucrar el uso de un "Agente Inteligente", que es un programa que recolecta información sobre el comportamiento del usuario, y adapta el contenido en un sitio Web. Por ejemplo, cuando vas a Amazon.com, el sitio puede generar una página personalizada para ti, que contiene publicidad de productos que pueden interesarte en base a tu historial de compra. Si compraste una novela de la serie de ficción infantil de Harry Potter, la página de Amazon puede anunciar otros volúmenes de Harry Potter, u otros libros sobre aventuras de adolescentes, que aún no hayas adquirido.

Puedes aprender más sobre CRM leyendo una introducción a CRM.

Ventas y Mercadotecnia a través del Comercio Electrónico

Utilizando Internet, se pueden realizar transacciones comerciales en línea a través de la red. Para permitir la realización de transacciones electrónicas, una compañía requiere software para generar órdenes de compra, requisiciones, procesar facturas, realizar material de mercadotecnia, contar con un mecanismo para responder a los clientes y procesar órdenes, así como mantener un registro del comportamiento de compra de los clientes. Además, algunos sitios Web comerciales permiten que el usuario adapte a sus necesidades un producto. Por ejemplo, la página de Nike permite que compres tenis diseñados por ti. Puedes seleccionar entre diferentes combinaciones de colores, e incluso puedes personalizar texto para que sea colocado en tus tenis.

Investigación en el Área de Manufactura

Las herramientas de simulación por computadora pueden ser usadas para diseñar

productos. Por ejemplo, en una investigación sobre neumático para automóvil, una herramientas de simulación visual pueden ser utilizados para estimar las distancias de frenado de las llantas bajo diferentes condiciones de las carreteras y los patrones de rodadura del neumático. Investigadores de Pusan National University (J.R. Cho, H.W. Lee y W.S. Yoo) han utilizado simulaciones de computadora y publicado sus resultados en el artículo A wet-road braking distance estimate utilizing the hydroplaning analysis of patterned tire publicado en International Journal for Numerical Methods in Engineering. Volumen 69 Número 7.

Encuentra más sobre las aplicaciones de software para negocios.

En el Entretenimiento

Películas

Efectos especiales generados por computadora han hecho posible la creación de películas ganadoras de premios como Star Wars: Episodio II, Jurassic Park, Hombres de Negro, Jumanji, Forrest Gump, y Una Tormenta Perfecta.

En particular, Star Wars: Episodio II fue la primera película grabada totalmente con cámaras digitales. El equipo de producción ahorró tiempo y dinero usualmente invertido en rollos y procesamiento fotoquímico, utilizando cámaras digitales. Tradicionalmente, las imágenes grabadas en rollo tenían que ser digitalizadas y transformadas en formato digital para poder incorporarle efectos visuales. Las cámaras digitales facilitaron el proceso de transferencia de imágenes de la película en diferentes etapas de producción.

Puedes leer más acerca de la forma en que los efectos de las películas son incorporados utilizando tecnología computacional por Industrial Light & Magic, la compañía que creó los efectos visuales para la primer película de Star Wars.

Videojuegos

La industria de los juegos de video ha avanzado mucho desde las imágenes "pixeladas" en blanco y negro de los personajes de videojuego de los años 70's, a las simulaciones en 3-D actuales que parecen reales. Los videojuegos son sistemas computacionales, integrados con sofisticada tecnología de video, para dar vida a un mundo de fantasía en la pantalla de tu computadora. Puedes navegar en el sitio videojuego de muestra.

Música

La distribución de música en el siglo 20 ha pasado de ser de forma análoga a digital. La música puede descargarse de sitios de Internet y almacenarse en reproductores de MP3 del tamaño de la palma de tu mano. Esto sistemas ampliaron el volumen de música que puede ser almacenado y reproducido. Puedes leer más acerca de cómo trabajan los reproductores de MP3.

Fotografía Digital

Cada vez más gente está utilizando cámaras digitales en lugar de las cámaras convencionales de película. Todas las cámaras digitales tienen una computadora integrada que almacena imágenes de manera electrónica. Las imágenes pueden verse inmediatamente después de haber sido capturadas, y puede ser cargadas a una computadora o intercambiadas a través de Internet. En este sitio puedes leer cómo trabajan las cámaras digitales.

Viajes

Investigadores de la Escuela de Ciencias Computacionales, de la Carnegie Mellon University; han desarrollado un software que lee símbolos chinos y los traduce a inglés usando solamente una computadora del tamaño de la palma de la mano, que está equipada con una pequeña cámara. Encuentra más sobre la tecnología de traducción de símbolos.

Figura 9Dispositivo de traducción de símbolos

© Copyright 2002 interACT, Carnegie Mellon UniversityReproducido con permiso.

Sistemas Computacionales Portátiles

Los sistemas computacionales también pueden agregarse a dispositivos que son más portátiles como un reloj de mano o un audífono. Por ejemplo, un Sistema de Posicionamiento Global (GPS por sus siglas en inglés -Global Positioning System-) puede agregarse en tu reloj de mano para ayudarte a encontrar el camino a un destino específico. Puedes leer más sobre accesorios de moda que incorporan tecnología que están siendo desarrollados por Carnegie Mellon University, y tecnología portátil desarrollada por MIT Media Lab.

Para consultar aplicaciones adicionales de los sistemas computacionales que actualmente están siendo investigados, puedes leer sobre la investigación en Carnegie Mellon University e investigación en el Laboratorio de medios de MIT.

1.3 Representación de Datos en un Sistema Computacional

Las computadoras representan datos utilizando 0's y 1's, también conocidos como números binarios. ¿Por qué las computadoras usan notación binaria en lugar de la notación decimal (usando dígitos del 0-9), que familiarmente la gente utiliza? Cada dígito, sea binario o decimal, debe ser representado por un voltaje en los circuitos de la computadora. Es fácil construir circuitos que discriminan entre dos voltajes. Podemos llamar a estos voltajes "encendido" y "apagado". Es mucho más difícil, si no es que imposible, construir circuitos que discriminen de manera confiable entre diez voltajes diferentes.

Secuencia de Lecturas:

Parsons/Oja, Capítulo 1-Sección C (páginas 22-28). Objetivo de Aprendizaje: Conocer los principios básicos del hardware de la computadora y la notación binaria.

1.3.1 Bits y Bytes . Objetivo de Aprendizaje: Conocer la forma en que los datos están representados usando dígitos binarios de 0's y 1's. También, aprender sobre cómo se describe la capacidad de almacenamiento usando unidades típicas de medida, usadas a través de los años.

1.3.2 Sistemas Numéricos . Objetivo de Aprendizaje: Conocer los sistemas numéricos usados en computación para representar datos.

1.3.1 Bits y Bytes

Representación de Datos Usando Dígitos Binarios

Necesidad Creciente de Bytes

Representación de Datos Usando Dígitos Binarios

Una pieza de dato, como una letra del alfabeto, puede representarse usando una secuencia de dígitos binarios - 0's y 1's. Existen muchos tipos de códigos usados para representar datos de caracteres. Por ejemplo, al usar el código ASCII extendido (Código Estándar de América para el Intercambio de Información - America Standard Code for Information Interchange-), la letra "a" del alfabeto, puede representarse usando una serie de ocho dígitos binarios, "01100001." Cada dígito binario es llamado un bit. Y, ocho bits forman un byte. El código ASCII extendido usa ocho bits (o un byte) para representar la entrada de caracteres. A continuación se muestran representaciones binarias de caracteres en el código ASCII extendido.

Figura 1 Código ASCII

Todos los datos, incluyendo datos de audio, datos visuales e instrucciones de programas, pueden ser representados y almacenados usando una secuencia de dígitos binarios, o una secuencia de bytes. Recuerda que un archivo es un conjunto de datos. En algunos archivos, los bits de datos directamente codifican letras, números y símbolos de puntuación que forman las palabras y enunciados. En otros archivos como un archivo de imagen, los bits de datos requieren ser calculados para transformarlos en imágenes que podamos interpretar.

La mayoría de las aplicaciones como Microsoft Word o PowerPoint codifican información en formas especializadas que no son legibles para los seres humanos. Así, aunque Microsoft Word es generalmente usado para editar texto, un documento de Word no puede ser desplegado adecuadamente por un editor de texto simple como el Bloc de Notas, debido a que el documento incluye información en un formato específico para Microsoft Word. Por lo tanto, el documento debe ser abierto en Microsoft Word para poder ser leído. Algunos archivos tienen una sección de encabezado que indica qué formato fue usado para codificar los datos, de manera que permita que la computadora re-ensamble los datos binarios en una forma legible para los humanos.

Necesidad Creciente de Bytes

Desde finales de la década de 1970 hasta el principio de la década de 1980, se empezaron a producir computadoras personales relativamente económicas. En poco tiempo se desarrolló un enorme mercado de consumidores. Al principio pequeñas cantidades de memoria, como miles de bytes, era todo lo que se requería para manejar una hoja de cálculo sencilla o tareas de procesamiento de palabras. Con el tiempo, los usuarios necesitaron sistemas más complejos para hacer dibujos, gráficas y cálculos complicados. Al ir creciendo la demanda de los consumidores, los requerimientos de cómputo crecieron también. Las demandas del consumidor causaron nuevos desarrollos que ampliaron la capacidad de memoria de las computadoras. Para mediados de los 80's, la memoria se había incrementado a millones de bytes. En la actualidad, las computadoras de oficina y casa tienen comúnmente billones de bytes de capacidad de memoria. La memoria para sistemas intensivos de datos, como el Sistema de Información Geográfica (GIS por sus siglas en inglés), requiere trillones de bytes. A continuación se muestra una tabla que ilustra la capacidad de memoria a través de los años, desde los 70's, con su abreviación y prefijo asociado.

Década 1970s 1980s 1990s 2000s

Orden de magnitud en capacidad de memoria Miles Millones Billone

sTrillones

Prefijo Kilo (103)

Mega (106)

Giga (109)

Tera (1012)

Abreviación K M G T

En términos de almacenamiento, mientras más capacidad de memoria exista, mejor. Esto quiere decir que se puede almacenar más información ya sean datos o programas. La tendencia en cuanto a capacidad de memoria es a ser cada vez más grande. Al mismo tiempo, la tecnología física de almacenamiento de memoria se ha hecho cada vez más pequeña, ligera y rápida, por casi el mismo precio. Aprenderás más sobre tecnologías de almacenamiento y memoria en la siguiente unidad de este curso.

1.3.2 Sistemas Numéricos Decimal

Binario Hexadecimal Ejercicio de Aprendizaje

El mundo de la computación utiliza muchos sistemas numéricos para representar datos. Así como el sistema decimal, también conocido como base10, es conocido para la gente, de manera similar los sistemas numéricos binario (base 2) y hexadecimal (base 16) son sistemas de numeración comunes usados actualmente en computación.

Decimal

Comenzaremos nuestra discusión sobre los sistemas numéricos examinando como ejemplo el sistema decimal. El sistema numérico decimal contiene diez valores - 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, y 9. Cada número en el sistema numérico decimal puede ser descompuesto en dígitos por su "lugar" en el número. Usando el número 43,872 como ejemplo, 2 está en el lugar 0, el 7 está en el primer lugar, 8 en el segundo, 3 en el tercero, y 4 en el cuarto. Cada lugar tiene un valor que puede ser representado ya sea exponencialmente o por sus valores decimales. La siguiente tabla muestra la representación exponencial y decimal para cada lugar en el número 43,872.Lugar 4to 3ero 2do 1ero 0Dígito 4 3 8 7 2Valor exponencial del lugar 104 103 102 101 100

Valor decimal del lugar 10,000

1,000 100 10 1

Tabla 1Valor exponencial y decimal correspondiente al lugar de un dígito en un número

Observa que los valores exponenciales están elevados a una potencia correspondiente al lugar del dígito. Por ejemplo, el valor exponencial del 4to lugar es 104.

Para determinar el valor del número, multiplica el dígito contenido en la columna, por el valor que esa columna representa. El siguiente es un cálculo de muestra para el ejemplo anterior.

4 × 104 + 3 × 103 + 8 × 102 + 7 × 101 + 2 × 100 =4 × 10,000 + 3 × 1000 + 8 × 100 + 7 × 10 + 2 × 1 =40,000 + 3000 + 800 + 70 + 2 =43,872

Mientras que los cálculos para realizar la conversión parecen complejos, estos demuestran un patrón que puede ser utilizado para convertir cualquier número a un sistema de numeración decimal.

dp(b)p + dp-1(b)p-1 + . . . + d0(b)0

Donde p es el lugar, b es la base, dp es el dígito en el lugar más alto del número, y dp-1

es el siguiente lugar más alto del número, etc.

Usando el ejemplo del número anterior, dp = 4, dp-1 = 3, b = 10, y p = 4.

4 × 104 + 3 × 103 + 8 × 102 + 7 × 101 + 2 × 100 =43,872

La fórmula anterior puede ser usada para calcular el valor decimal de cualquier número en una base determinada. A continuación se muestra el cálculo para convertir 214 a su

valor decimal:Lugar 1ero 0Dígito 2 1Valor exponencial del lugar 41 40

Valor decimal del lugar 4 1

Tabla 2Valor exponencial y decimal correspondiente al lugar de un dígito en un número

2(4)1 + 1(4)0 =2× 4 + 1 × 1 =8 + 1 =9

Hasta ahora, hemos discutido solamente la conversión de números al sistema decimal. También es importante ser capaces de convertir números del sistema decimal, a otros sistemas de numeración. Continuando con el sistema en base4, vamos a convertir el número 89 de decimal a base4.

Primero, encuentra el valor p, donde 4p< = 89 < 4p+1. En este caso p = 3. p es el valor del lugar más alto.

Ahora, procedamos a llenar la siguiente tabla:Lugar 3 2 1 0Valor exponencial del lugar 43 42 41 40

Valor decimal del lugar 64 16 4 1Cálculo 89 ÷

6425 ÷ 16

9 ÷ 4

1 ÷ 1

Resultado 1 1 2 1Restante 25 9 1 0

Tabla 3Conversión de números de base 10 a base 4

Por lo tanto, 8910 = 11214.

Enseguida vamos a estudiar la numeración binaria y hexadecimal.

Binaria

Como todos los sistemas de numeración se tratan de la misma forma, ya tienes las herramientas necesarias para convertir a y desde el sistema binario. Revisemos la conversión del número 101101102 al sistema decimal.

El lugar más alto, p, se obtiene contando el número de lugares en el número binario, comenzando desde cero. En este caso, p = 7.

1 × 27 + 0 × 26 + 1 × 25 + 1 × 24 + 0 × 23 + 1 × 22 + 1 × 21 + 0 × 20 =1 × 128 + 0 × 64 + 1 × 32 + 1 × 16 + 0 × 8 + 1 × 4 + 1 × 2 + 0 × 1 =128 + 0 + 32 + 16 + 0 + 4 + 2 + 0 =182

Por ejemplo, en 1001102 el lugar más grande es 2p, donde p = 5. Debido a que el sistema binario, es el sistema de numeración más fácil de convertir a decimal, esto nos ayudará más adelante, cuando tratemos de convertir números hexadecimales.

Hexadecimal

Debes haber notado que al expresar valores en notación binaria se utilizan más dígitos que en la notación decimal. Por ejemplo, el número 99 en decimal, es 1100011 en notación binaria. Los informáticos han adoptado la notación hexadecimal como una abreviación de la notación binaria, de manera que ellos puedan expresar los valores binarios de una forma más concisa.

La notación hexadecimal (base16), o"hex," es el sistema numérico más grande con el que trabajarás. En el sistema decimal moderno, el conjunto de números Arábigos establecidos del 0-9 tienen que ser complementados por valores adicionales para representar los equivalentes decimales de 10, 11, 12, 13, 14, y 15. En lugar de inventar símbolos nuevos para representar estos números, se usan las letras A-F. La notación hexadecimal está representada por el conjunto de números 0-F. Se pueden utilizar letras mayúsculas o minúsculas en la notación hexadecimal para A-F, en este curso, usaremos las letras mayúsculas A-F. Por lo general, la notación hexadecimal no se representa agregando un 16 como subíndice al número. Existen dos formatos diferentes para representar números hexadecimales: anteponer un 0x o bien agregar al final una h. Usaremos 0x para denotar los números hexadecimales.Lugar 4 3 2 1 0Valor exponencial del lugar 164 163 162 161 160

Valor decimal del lugar 65,536 4096 256 16 1

Tabla 4Valor exponencial y decimal correspondiente al lugar de un dígito en un número

Existen dos métodos para convertir números hexadecimales a decimales. Existe el enfoque directo usando la fórmula:

p(b)p + dp-1(b)p-1 + . . . + d0(b)0

Donde dp es el dígito en el lugar más alto del número, y dp-1 es el siguiente lugar más alto en el número, y así sucesivamente. b es la base y p es el valor del lugar más alto.

La conversión se muestra a continuación:

4 × 163 + A × 162 + 3 × 161 + F × 160 =4 × 4096 + 10 × 256 + 3 × 16 + 15 × 1 =16,384 + 2560 + 48 + 15 =19,007

Este método es particularmente útil para números hexadecimales grandes. Sin embargo, para números más pequeños de uno o dos dígitos, es por lo general más rápido convertir el número hexadecimal a binario antes de convertirlo a decimal. La notación hexadecimal mantiene una relación con la binaria, ya que está derivada del sistema en base2. Cada dígito hexadecimal representa cuatro lugares binarios. La siguiente tabla muestra la relación entre la notación binaria, hexadecimal, y decimal para 0x0-0xF.Decimal Binaria Hexadecimal0 0000 0x01 0001 0x12 0010 0x2

3 0011 0x34 0100 0x45 0101 0x56 0110 0x67 0111 0x78 1000 0x89 1001 0x910 1010 0xA11 1011 0xB12 1100 0xC13 1101 0xD14 1110 0xE15 1111 0xF

Tabla 5Conversiones decimal, binaria, y hexadecimal

Vamos a convertir 0x3B a decimal pasándolo primero a notación binaria. El primer paso es encontrar lo que representa en notación binaria el número hexadecimal. Reemplaza el número hexadecimal con el número binario. Por lo tanto, 0x3B se convierte en 001110112. Como recordarás de la sección anterior de la notación binaria, convertir números de binario a decimal es mucho más fácil que con otros sistemas, ya que multiplicar por dígitos binarios de 0 y 1 es trivial.

0x3B=001110112=32 + 16 + 8 + 2 + 1 =59

Un byte de datos (ocho bits) puede escribirse con solo dos dígitos hexadecimales. Por ejemplo, el carácter "N" en el código ASCII extendido tiene la representación binaria 01001110. Si lo escribimos como dos grupos de cuatro bits cada uno, tenemos 0100.1110. Usando la tabla 5, encontramos que 0100 es 0x4 y 1110 es 0xE. Por lo tanto, el código hexadecimal correspondiente para 0100.1110. es 0x4E.

Cuando instales o des mantenimiento a sistemas computacionales, algunas veces encontrarás números hexadecimales, como representaciones de direcciones de memoria, direcciones de red, u otras cualidades relacionadas con el hardware de la máquina. También las puedes encontrar en contextos relacionados con el sistema operativo, como cuando una máquina se "cae" y despliega un reporte de falla.

Ejercicio de Aprendizaje

Puedes practicar conversiones entre notación binaria, decimal, y hexadecimal, usando el accesorio Calculadora de Microsoft.

Usando el sistema operativo de Windows, pulsa el botón de Inicio, selecciona Programas, luego entra en Accesorios, y finalmente selecciona Calculadora. Para poder usar las funciones requeridas en este ejercicio debes entrar en el menú Ver y seleccionar Científica.

Para usar la calculadora para la conversión de datos, pulsa sobre el botón Dec para poner la calculadora en modo decimal, teclea un número, y luego pulsa el botón Hex

para convertir el número a hexadecimal. También puedes convertir de hexadecimal a decimal. Las teclas A-F están habilitadas cuando estás en el modo hexadecimal.

¿Cuál es la representación hexadecimal del número 255? ¿Cuál es el equivalente decimal de 0x4D2?

Unidad 2. Sistemas de Hardware

Esta unidad cubre el tema del hardware de una computadora—los componentes que forman un sistema computacional y la forma en qué trabajan juntos. Primero, aprenderás sobre la forma en que la computadora procesa información y cómo trabaja la memoria. Luego aprenderás sobre la forma en que pueden moverse los datos entre los diferentes componentes dentro y fuera de la unidad del sistema. También te familiarizarás con diferentes medios para el almacenamiento de datos. Al final de esta unidad, debes tener un entendimiento básico de cómo trabaja una computadora. Entender esta unidad te ayudará a ser un consumidor informado de equipos computacionales.Secuencia de Lecturas: 2.1 Procesador y Memoria 2.2 Periféricos 2.3 Dispositivos de Almacenamiento 2.4 Juntando los Componentes de Hardware 2.5 Mejorando el Desempeño de la Computadora

Actividades:

Ejercicio 2

Para guiarte a través de los componentes de hardware que serán cubiertos en esta unidad, el siguiente diagrama ilustra a grandes rasgos los componentes de un sistema computacional.

Figura 1 Descripción de los componentes

El microprocesador, también llamado el procesador, es el componente principal que ejecuta instrucciones almacenadas en la memoria principal. El microprocesador es conocido algunas veces como el "cerebro" del sistema computacional, ya que toma decisiones y envía comandos a otros componentes para completar un conjunto de instrucciones. La memoria principal almacena instrucciones a ser ejecutadas por el microprocesador. Los datos almacenados en la memoria principal se pierden cuando la computadora se apaga. En contraste a la memoria principal, los dispositivos de almacenamiento como las unidades de CD-ROM y de disquete (también llamada unidad de disco flexible) almacenan datos de forma permanente, aún cundo la computadora se encuentra apagada.

Los periféricos permiten la entrada y salida de datos. Ejemplos de dispositivos periféricos incluyen el monitor, la impresora, el teclado, y el ratón. Los periféricos

también incluyen mecanismos que permiten que los datos sean transferidos dentro y fuera de un sistema computacional.

El conjunto de chips (chipset) actúa como un policía de tránsito que controla el flujo de datos y coordina la interacción entre los componentes del sistema. Los componentes pasan los datos a través del conjunto de chips, y el conjunto de chips monitorea el flujo de datos y pasa los datos a otros componentes.

Ahora veremos un ejemplo de cómo estos componentes trabajan juntos. En este ejemplo, el sistema computacional completa una solicitud para abrir un archivo y despliega el archivo abierto en el monitor. Se siguen los siguientes cuatro pasos para completar la tarea:

El microprocesador envía instrucciones a los dispositivos de almacenamiento (a través del conjunto de chips) solicitando que el archivo especificado sea cargado en la memoria principal.

Los dispositivos de almacenamiento envían el archivo a través del conjunto de chips, a la memoria principal.

El microprocesador trae de la memoria principal el contenido del archivo.

El microprocesador envía al monitor los datos a ser desplegados, a través del conjunto de chips.

A continuación se muestra un diagrama del flujo de datos entre los componentes.

Figura 2Flujo de datos en un sistema computacional

En cada sección de esta unidad aprenderá más sobre los principales componentes ilustrados en el siguiente diagrama y obtendrás un entendimiento más profundo de cómo trabajan juntos estos componentes. Para ayudar a que te familiarices con la apariencia física de los componentes de hardware, la siguiente imagen muestra los principales componentes que se encuentran dentro de la unidad del sistema. También se incluye una breve descripción de los componentes etiquetados en la imagen.

Figura 3 Componentes dentro de una computadora

A. Tarjeta Principal (Motherboard)

Proporciona los sockets para el microprocesador y los chips de memoria, ranuras para las tarjetas de circuitos, y los circuitos que permiten que las señales eléctricas viajen de componente a componente. La mayoría de los componentes de hardware dentro de la unidad del sistema están ligados a la tarjeta principal.

B. Fuente de Poder

Proporciona poder eléctrico al sistema computacional.

C. Microprocesador

Procesa las instrucciones almacenadas en la memoria principal. Algunas veces, el microprocesador se encuentra bajo un abanico enfriador que previene que éste se sobrecaliente.

D. Ranura de Expansión

Funciona como un socket en la tarjeta principal sobre la cual se podría insertar una tarjeta de expansión.

E. Tarjeta de Expansión

Permite a la computadora controlar dispositivos periféricos como el monitor y el micrófono.

F. Conjunto de Chips (Chipset)

Controla el flujo de datos entre los componentes.

G. Cable de la Electrónica de Unidades de Disco Integradas (IDE -Integrated Drive Electronics)

Transfiere datos desde los dispositivos de almacenamiento a la tarjeta principal.

H. Unidades de Disco

Almacenan datos de manera permanente (aún cuando la computadora se encuentra apagada). Pueden incluir varias unidades como la unidad de disco flexible, CD-ROM/CD-RW , DVD-ROM/DVD+/-RW y la unidad de disco duro.

2.1 Procesador y Memoria

El procesador y la memoria son los componentes esenciales que permiten que una computadora pueda procesar comandos. El procesador ejecuta las instrucciones dadas a la computadora. Estas instrucciones se encuentran almacenadas en la memoria de la computadora. En esta sección, aprenderás cómo ejecuta instrucciones el procesador y los diferentes tipos de memoria con los que cuenta la computadora.

Secuencia de Lecturas:

2.1.1 Fundamentos de un Procesador . Objetivo de Aprendizaje: Obtener un conocimiento general de la forma en que trabaja un microprocesador en una computadora, y conocer los diferentes tipos de microprocesadores. Aprender acerca del desempeño de los microprocesadores y sobre las herramientas llamadas en inglés "benchmarks" que son pruebas usadas para comparar el desempeño de diferentes microprocesadores.

Parsons/Oja, Capítulo 2-Sección B (páginas 65-73). Objetivo de Aprendizaje: Conocer la unidad central de procesamiento (conocida también como "CPU" o como "procesador") y los diferentes tipos de memoria de la computadora. El CPU ejecuta los programas desarrollando operaciones numéricas y lógicas. El CPU también controla la operación de la memoria de la computadora y los dispositivos periféricos.

Parsons/Oja, Capítulo 2-Computadoras en contexto: Milicia o las actividades militares (páginas 106-107).

2.1.2 Tipos de Memoria . Objetivo de Aprendizaje: Conocer los diferentes tipos de memoria usados en una computadora.

2.1.3 Laboratorio: Benchmarking (Opcional) . Objetivo de Aprendizaje: Obtener un entendimiento práctico del software y pruebas "benchmarking".

2.1.1 Fundamentos de un Procesador Procesador Ejecución de Instrucciones con el CPU Desempeño: Factores y Medidas Tipos de Procesadores

Procesador

Al procesador de una computadora comúnmente se le conoce como microprocesador, debido a su tamaño, que es aproximadamente del tamaño de la uña de tu dedo.

Figura 1 Chip de un microprocesador

Un microprocesador procesa todas las instrucciones dadas a la computadora (por ejemplo, sumar dos números, ejecutar las instrucciones de un programa, o imprimir documentos). Físicamente, el microprocesador es un chip conocido como un circuito integrado (IC). Cada chip está fabricado de silicón y contiene millones de transistores empacados en el chip.

El Procesador M Intel Pentium, introducido el 12 de Marzo de 2003, tiene 77 millones de transistores, y el ancho del cable más pequeño del chip es de 0.13 micrones, o 0.00000013 metros. Como referencia, 0.13 micrones es aproximadamente 1/800 del ancho de un cabello humano.

Al microprocesador se le conoce también como la Unidad Central de Procesamiento (CPU, por sus siglas en inglés). El trabajo de un microprocesador es ejecutar una serie de instrucciones de la máquina. Estas instrucciones son procedimientos para realizar una tarea, escrita en un formato que la computadora puede entender.

Ejecución de Instrucciones con el CPU

Las instrucciones se almacenan en la memoria RAM de la computadora (Memoria de Acceso Aleatorio, conocida en inglés como Random Access Memory), la cual será cubierta en la sección 2.1.2 Tipos de Memoria.

Existen dos componentes principales en el CPU. Uno es la unidad de control, que accede instrucciones almacenadas en la RAM, interpreta su significado, y luego las dirige al lugar apropiado. La otra es la Unidad Aritmética/Lógica (ALU) que desarrolla operaciones aritméticas (por ejemplo, suma, resta, multiplicación y división) y lógicas (por ejemplo, mayor que, menor que, igual que) requeridas para procesar las instrucciones.

Al ejecutar una instrucción, el CPU desarrolla cuatro pasos, que son llamados el ciclo de instrucción (fetch-execute-cycle). A continuación se muestran los cuatro pasos:

1. Extraer - La unidad de control obtiene la instrucción de la memoria.

2. Interpretar- La unidad de control decodifica el significado de la instrucción y mueve los datos necesarios de la memoria a la ALU.

3. Ejecutar- La unidad de control solicita a la ALU que desarrolle las operaciones aritméticas y lógicas necesarias.

4. Almacenar- El resultado del cálculo se guarda en la memoria.

El siguiente diagrama ilustra los pasos realizados por el CPU para ejecutar una instrucción que suma dos números. La instrucción es: Permite que R = X + Y.

Figura 2 Ciclo de Instrucción

Otro componente del microprocesador es la caché, una memoria especial de alta-velocidad que almacena los datos usados más recientemente, para acelerar el proceso de ejecución de instrucciones. La caché puede acelerar la recuperación de datos porque los datos usados más recientemente podrían sean usados de nuevo por la computadora.

La memoria caché de Nivel 1 (L1) o memoria caché principal se localiza en el CPU para proporcionarle el acceso más rápido a los datos. También existe una caché más lenta, la memoria caché de Nivel 2 (L2) o caché secundaria, localizada entre la RAM y el CPU (algunas veces en el CPU). Si los datos no pueden ser encontrados en alguna de las dos cachés, serán recuperados de la RAM. En relación a la distancia entre el CPU y las áreas de almacenamiento de los datos e instrucciones, los datos se recuperan más rápido de la caché L1, luego de la caché L2, y luego de la RAM.

La siguiente figura muestra cómo las partes de un microprocesador encajan dentro de los otros componentes de una computadora.

Figura 3 Vista de un microprocesador

Desempeño: Factores y Medidas

La tasa a la cual se procesan las instrucciones es controlada por un reloj interno, también conocido como el reloj del sistema. El reloj interno envía pulsos a una tasa fija para sincronizar todas las operaciones de la computadora. La unidad de medida para

los ciclos por segundo es el hertz (Hz). Un Hz significa un ciclo por segundo, un kHz (kilohertz) significa mil ciclos por segundo, y un MHz, significa un millón de ciclos por segundo. Los ciclos del reloj de la computadora están muy relacionados con la ejecución de instrucciones. Por lo tanto, una máquina Pentium 4 a 3 GHz puede ejecutar más instrucciones por segundo que una máquina Pentium 4 a 2 GHz. Mientras más grande sea el número de hertz, más rápida será la velocidad de ejecución.

Debido a que los procesadores se han vuelto más rápidos y se ha incrementado la capacidad de almacenamiento, se ha vuelto factible desarrollar más tareas que antes. Por ejemplo, actualmente se puede realizar una revisión de ortografía casi instantánea cuando el usuario teclea una palabra, mientras que hace varios años esto no era práctico. Debido a los recursos limitados de procesamiento, los viejos procesadores no tenían la capacidad de verificar la ortografía mientras un usuario tecleaba.

Un ciclo de instrucción no necesariamente corresponde a la ejecución de un número fijo de instrucciones. En algunas ocasiones se necesitan dos ciclos o más para ejecutar una instrucción. Las computadoras actuales algunas veces ejecutan varias instrucciones en un solo ciclo. El número de instrucciones completadas es independiente del número de ciclos usados. Algunas veces las comparaciones entre computadoras se hacen basándose en el número de instrucciones por segundo (IPS) en lugar del tiempo de ciclo; ésta medida depende tanto del número de ciclos por segundo como de la mezcla de instrucciones. Una computadora que es rápida para hacer cálculos financieros puede ser más lenta para llevar a cabo aplicaciones gráficas debido a que la mezcla de instrucciones es diferente.

Las instrucciones pueden ser muy diferentes. Algunas instrucciones complejas requieren muchos ciclos y se toman comparativamente más tiempo en ser ejecutadas. Otras instrucciones pueden ser muy sencillas y ejecutarse en poco tiempo. Por ejemplo, una operación de división se toma más tiempo que una operación de suma. Aunque el método de IPS no es el mejor método para comparar, puede ser útil cuando se comparan chips similares.

Otra medida del desempeño de una computadora es su ancho de banda, que es el volumen de datos que pueden ser transmitidos en un tiempo fijo entre los componentes de un sistema computacional (como la velocidad de transferencia del disco a la tarjeta principal) o a través de conexiones a otras computadoras. El ancho de banda se expresa en bits por segundo (bps), o algunas veces bytes por segundo (Bps) (recuerda que 8 bits equivalen a 1 byte).

De cualquier forma, cuando se trata de máquinas diferentes, éstas deben compararse ejecutando un grupo estándar de instrucciones, con tiempos de ejecución cuidadosamente medidos y registrados. Esta es una forma más cuidadosa de medir el desempeño de una máquina, y es conocida como benchmarking– comparar sistemas o componentes diferentes a través de un conjunto estandarizado de instrucciones o serie de tareas. El benchmarking puede probar cualquier cosa, desde el procesador hasta la ejecución de aplicaciones de oficina. La comparación se mide por el tiempo que toma ejecutar estas instrucciones. Por ejemplo, Intel realiza un benchmarking con sus procesadores Pentium III basándose en el desempeño del procesador en una variedad de tareas, al igual que lo hace Advanced Micro Devices con sus procesadores. Puedes revisar los resultados del benchmark comparando los procesadores AMD e Intel.

En general, es una buena práctica preguntar qué pruebas o benchmarks se usan en el soporte al desempeño. Por ejemplo, un benchmark que pruebe la velocidad de gráficos puede ser irrelevante si los tipos de aplicaciones gráficas que utilizas son diferentes de

aquellas usadas en la prueba. Es importante asegurar que las comparaciones o apoyos estén basadas en los mismos benchmarks. Los benchmarks realizados por organizaciones independientes e imparciales, son especialmente útiles.

Tipos de Procesadores

Intel es un conocido productor de microprocesadores. Los microprocesadores producidos por Intel se hicieron populares con la altamente exitosa Computadora Personal (PC) de IBM, introducida en 1981. La PC de IBM usaba los primeros miembros de la familia del microprocesador x86 de Intel, y el Sistema Operativo de Disco de Microsoft (MS-DOS -Microsoft Disk Operating System-), que le dieron a Intel y a Microsoft una rápida participación de mercado y reconocimiento de sus productos. El progreso de los procesadores Intel para PC, con algunas variaciones, ha ido desde el 8086, pasando por el 80286 (o solo 286, ya que por lo general el 80 se elimina), el 386 y el 486. El 586 fue renombrado como Pentium por razones legales y de mercadotecnia. Entre la familia Pentium se encuentran el Pentium Pro, Celeron, Pentium II, III, IV, M, y Xeon. Lee más sobre la historia de los microprocesadores Intel. Conoce los últimos procesadores desarrollados por Intel.

Compañías como Advanced Micro Devices (AMD) ahora comercializan chips de procesadores que son compatibles con la familia Pentium. Estos chips, llamados "clones del Pentium" son por lo general menos caros y algunas veces incluso más rápidos que los productos Intel. Existe una batalla constante entre los productores de chips para ofrecer los procesadores más rápidos al costo más bajo. A pesar de que Intel sostiene la mayoría de la participación de mercado para los procesadores de tipo Pentium, los chips de otros productores están ganando aceptación, especialmente en sistemas más económicos diseñados para el uso en casa. Lee más sobre los procesadores de AMD.

Otra arquitectura de procesadores ampliamente utilizada es la PowerPC utilizada por la familia de computadoras Macintosh. La PowerPC está basada en la arquitectura de IBM que posteriormente fue modificada por Motorola y Apple. Los servidores de bases de datos que almacenan grandes cantidades de datos son construidos algunas veces alrededor de la familia de procesadores SPARC, desarrollados por Sun Microsystems. También existen muchas familias de chips para procesadores, creados para aplicaciones embebidas, como automóviles o teléfonos celulares. Un teléfono celular es realmente una computadora moderadamente poderosa, con un transmisor de radio como su principal dispositivo periférico. Si estás interesado, puedes encontrar más sobre cómo trabaja un teléfono celular.

También existen algunos sitios en la red que comparan especificaciones de un CPU y precios de un CPU. Si te encuentras con términos que no te son familiares, existen recursos de referencia en la red, como Geek.com o Webopedia. Al comparar procesadores, recuerda que algunos procesadores con una etiqueta en su nombre que diga "móvil" o "-M", indica que pueden ser usados por computadoras portátiles. Por ejemplo, los procesadores: Mobile Duron y Mobile Athlon XP son para computadoras portátiles. Los procesadores para computadoras portátiles por lo general tienen menor velocidad de procesamiento, a cambio de un menor consumo de energía y mayor duración de la batería. Los procesadores Intel "mobile" o"-M" son procesadores para computadoras portátiles, y los procesadores Transmeta son principalmente para computadoras portátiles.

2.1.2 Tipos de Memoria RAM ROM

Memoria CMOS Resumen

Los componentes de la memoria incluyen a la memoria principal, también conocida como RAM, y a los componentes de memoria requeridos para iniciar una computadora, que son ROM y CMOS. Cada uno de estos componentes de la memoria será discutido en las siguientes páginas.

La siguiente figura muestra un diagrama de los diferentes tipos de memoria.

Figura 1 RAM, ROM, y CMOS

RAM

La memoria RAM (Memoria de Acceso Aleatorio - Random Access Memory) es un área de retención temporal tanto para datos como para instrucciones. También se le conoce como la memoria principal. La RAM almacena datos e instrucciones requeridas para ejecutar programas. Los datos en RAM se pierden cuando la computadora se apaga. En contraste a acceder los datos de manera serial, buscando secuencialmente los datos a obtener, los datos en RAM pueden accederse directamente a través de su dirección. El acceso aleatorio es similar a acceder una canción en un CD directamente a través de su número, a diferencia de encontrar una canción secuencialmente en un casete.

La RAM se mide por su capacidad de memoria y su latencia.

Capacidad es número máximo de bits o bytes que puede almacenar. La capacidad de RAM está por lo general medida en megabytes (MB). Muchas computadoras tienen una capacidad de RAM de 128MB o más.

Latencia es el retraso entre el tiempo que pasa cuando el dispositivo de memoria recibe una dirección, y el tiempo cuando el primer bit de datos está disponible del dispositivo de memoria. A este retraso también se le conoce como tiempo de acceso. La latencia es medida por lo general en nanosegundos (ns), un nanosegundo es una mil millonésima parte de un segundo (10-9 seg). La latencia mide la velocidad de RAM.

Existen dos categorías principales de RAM, llamadas DRAM y SDRAM, que discutiremos a continuación.

DRAM - RAM Dinámica (Dynamic RAM) es un tipo común de RAM. Está formada por un circuito integrado (IC), compuesto por millones de transistores y capacitores. Un

capacitor puede contener electrones, de la misma forma que una taza puede contener agua. Un capacitor vacío representa un cero, y un capacitor no-vacío representa un uno. Cada capacitor puede registrar ya sea un cero o un uno para una celda de memoria, almacenando un bit de datos. El transistor es como un interruptor que controla si el estado del capacitor (cargado o no cargado, 1 o 0) será leído o cambiado. Cambiar el estado de un capacitor es como escribir nuevos datos en la celda de memoria. De cualquier forma, un capacitor es como una taza que gotea, para conservar su carga, el control de la memoria necesita recargarse o refrescarse periódicamente. Por lo tanto, se le llama RAM dinámica porque su estado no es constante. Refrescar capacitores también toma tiempo y hace más lenta la memoria.

Existen muchos tipos de DRAM, uno es SDRAM (RAM Sincrónica Dinámica -Synchronous Dynamic RAM-) usada en muchas computadoras personales. Es rápida y relativamente económica. Está sincronizada al reloj para que los datos puedan ser enviados al CPU con cada pulso del reloj, aumentando el número de instrucciones que el procesador puede ejecutar dentro de un tiempo determinado. A continuación se muestra una foto de una SDRAM configurada como una serie de DIP (Encapsulados con Doble Fila de Terminales -Dual In-Line Packages), que tiene dos filas de terminales que conectan los circuitos del IC a una tarjeta de circuitos. La tarjeta de circuitos es llamada DIMM (Módulo de Memoria Dual en Línea -Dual In-Line Memory Module-).

Figura 2 Tarjeta de circuitos SDRAM

Una versión más rápida de la SDRAM es la DDR SDRAM (SDRAM del Doble de Datos-Double Data Rate SDRAM), que transfiere el doble de datos por cada ciclo del reloj, comparada con la SDRAM. Su capacidad es de arriba de 2 GB.

Otro tipo de DRAM es la RDRAM (RAM Dinámica de Rambus -Rambus Dynamic RAM-), que tiene un ancho de banda mayor que la SDRAM, pero es más cara comparada con ésta. El ancho de banda más grande mejora el desempeño de las aplicaciones que acceden a grandes cantidades de datos a través de la memoria, por ejemplo, video en tiempo real y edición de video. Puedes aprender más acerca de la RDRAM.

La SRAM (RAM Estática -Static RAM-) es un tipo de RAM que utiliza transistores para almacenar datos. Debido a que la SRAM no utiliza capacitores, la lectura de datos de la SRAM no requiere recargar los capacitores. Por lo tanto, es más rápida que la DRAM, pero debido a que ésta está formada por más partes electrónicas, mantiene menos bits y es más cara comparada con una DRAM del mismo tamaño. La SRAM es apropiada para usarse en la caché debido a que es rápida y la caché no requiere de una gran capacidad de memoria.

La siguiente tabla enlista la capacidad relativa y el precio de los tipos de RAM mencionados anteriormente.Tipo de RAM Capacidad PrecioSDRAM @@ $DDR SDRAM @@@ $

RDRAM @@@ $$SRAM @ $$$

Tabla 1 Comparando diferentes tipos de RAM

Puedes aprender más sobre la RAM en el documento, "A Basic Overview of Commonly Encountered Types of Random Access Memory (RAM)." En la página 20 del documento PDF puedes encontrar una tabla comparativa entre los diferentes tipos de RAM.

ROM

Cuando se produce, la memoria de sólo lectura (ROM) se programa con datos fijos. Los datos e instrucciones en la ROM son permanentes, o no-volátiles, que significa que no se pierden cuando se apaga la energía. ¿Por qué se requiere la ROM cuando la RAM permite que se realicen todas las operaciones necesarias para una computadora? Debido a que los datos en la RAM se pierden cuando la computadora se apaga, y algunas instrucciones son requeridas para que el CPU inicie cuando la computadora se prende. Por lo tanto, la ROM contiene un conjunto de instrucciones que se requieren para arrancar la computadora. Estas instrucciones le dicen a la computadora cómo acceder el disco duro, encontrar el sistema operativo, y cargarlo en la RAM. Luego la RAM almacena todas las instrucciones subsiguientes que serán ejecutadas por el CPU.

Por lo general, la ROM es programada con instrucciones de inicio para la computadora. Anteriormente, al cambiar las instrucciones de arranque en la ROM (por ejemplo, para integrar una nueva tarjeta de video y retirar la anterior) se requería reemplazar el chip de la ROM. Actualmente, un tipo de ROM (EEPROM Memoria de Sólo Lectura Programable Borrable Eléctricamente -Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory-), puede ser actualizado aplicando un campo eléctrico, cambiando instrucciones almacenadas en el chip byte por byte. Esto puede hacer más lento el proceso de actualización.

Una alternativa a la EEPROM es la memoria flash. La memoria flash es un tipo de EEPROM que re-escribe datos en bloques, usualmente de 512 bytes de tamaño, en lugar de un bit a la vez.

Memoria CMOS

Los parámetros de configuración de una computadora, como la capacidad de almacenamiento, la capacidad de memoria (RAM), y las configuraciones de la pantalla, también deben ser almacenadas de manera permanente. Esta información se almacena en la memoria CMOS (Semiconductor Complementario de �?cido de Metal -Complementary Metal Oxide Semiconductor-). El chip de la CMOS requiere muy poca energía eléctrica para mantener los datos. Puede alimentarse de energía con una pequeña batería en la tarjeta principal, o empacada con el chip. La batería mantiene los datos en la CMOS cuando la computadora está apagada.

Se discutirá con más detalle el papel de la BIOS y la CMOS en el sistema de arranque de la computadora, en la Unidad 3: Software del Sistema Operativo.

Resumen

El siguiente diagrama de decisión indica bajo qué circunstancias es requerido cada dispositivo de memoria.

Figura 3�?rbol de decisión de la memoria

La siguiente tabla muestra los diferentes dispositivos de memoria, incluyendo el registro, el cual almacena los resultados de las operaciones del CPU. La tabla también muestra el precio relativo, la capacidad de memoria, latencia y localización de cada dispositivo.Memoria Costo Capacidad Latencia LocalizaciónRegistro $$$$ 8-128 bits casi instantánea En el CPU cerca del ALUCaché L1 $$$ 1-100 KB ~1 ns En el CPUCaché L2 $$ 100-1000

KB ~1 ns Entre la caché L1 y la RAM

DRAM $ 1-1000 MB ~10 ns Fuera del CPU, en la tarjeta principal

Tabla 2 Comparando dispositivos de memoria

2.1.3 Lab: Benchmarking (Opcional)

Una prueba comparativa (benchmarking) es el proceso de realizar pruebas estándares en configuraciones de sistemas distintos para determinar la velocidad de los componentes o el software. El término se mencionó brevemente en la sección 2.1.1 Fundamentos de un Procesador. Al hacer este laboratorio comprenderás mejor los benchmarks, descargando el programa Fresh Diagnose, una aplicación que te permite analizar y realizar una prueba comparativa de tu sistema computacional. Usarás el software para comparar los resultados de la prueba comparativa de tu procesador, con los de tus compañeros de clase.

Nota: Este laboratorio está diseñado para ser desarrollado en computadoras Intel con el sistema operativo Windows 95/98/NT4/2000/XP/ME.Ejercicio de Aprendizaje:

Descarga Fresh Diagnose e instálalo. (descarga a 1102 kb) Ejecuta la aplicación.Haz clic en la opción Benchmarks que aparece en el lado izquierdo del menú.Selecciona Processor Benchmark y oprime la opción Inicio que se encuentra en la

esquina superior derecha de la pantalla de la aplicación.

Compara tus resultados con los de tus compañeros. Intenta otro benchmark y compara tus resultados con los de tus compañeros.Puedes explorar las propiedades de tu sistema a través de otras opciones que se

encuentran en el lado izquierdo del menú.

2.2 Periféricos

Además del microprocesador y la memoria, una computadora tiene otros dispositivos como son el monitor, impresora, teclado, y bocinas. Estos dispositivos periféricos están conectados a través de puertos a la computadora. Los buses dentro de la unidad del sistema transportan datos entre los componentes de una computadora y conectan todos los dispositivos periféricos al CPU y a la memoria. En esta sección, aprenderás sobre los diferentes tipos de puertos y buses. También te familiarizarás con algunos dispositivos periféricos importantes de la computadora.

Secuencia de Lecturas:

2.2.1 Cómo Conectar los Dispositivos Periféricos . Objetivo de Aprendizaje: Conocer de qué forma los componentes como las ranuras de expansión, tarjetas de expansión, y los tipos de conectores y puertos; son usados para transferir datos entre los periféricos y el sistema computacional.

Parsons/Oja, Capítulo 2-Sección D (páginas 86-95). Objetivo de Aprendizaje: Conocer a profundidad las ranuras de expansión, tarjetas y puertos de un sistema computacional.

2.2.2 Buses . Objetivo de Aprendizaje: Familiarizarse con los tipos de buses usados para transferir datos dentro de una computadora.

2.2.3 Dispositivos de Entrada/Salida . Objetivo de Aprendizaje: Conocer los diferentes tipos de dispositivos de entrada y salida. Algunos de los dispositivos discutidos son cámaras digitales y cámaras Web (webcams). Algunos dispositivos de salida estudiados son los monitores e impresoras.

Parsons/Oja, Capítulo 8-Secciónes A-D (páginas 408-449). Objetivo de Aprendizaje: Conocer cómo trabajan los equipos digitales de audio y video.

2.2.1 Cómo Conectar Equipos Periféricos Ranuras de Expansión y Tarjetas Puertos USB y Firewire Comparando Diferentes Puertos

Una ranura de expansión es como un socket en la tarjeta principal, en la cual se puede insertar una tarjeta de circuitos. La tarjeta de circuitos es llamada tarjeta de expansión; y es usada para extender la capacidad de una computadora. Ejemplos de una tarjeta de expansión incluyen las tarjetas de sonido y video. Una tarjeta de expansión también proporciona uno o varios puertos, que son conectores entre la tarjeta de expansión y el dispositivo periférico. Un puerto también puede ser construido en la unidad de sistema de una computadora, como un puerto para el ratón.

Anteriormente se requería un número distinto de puertos para conectar diferentes dispositivos periféricos, situación que prevaleció hasta el advenimiento de puertos universales estandarizados como el puerto USB (Bus Serial Universal -Universal Serial Bus-) y el puerto Firewire. Estos puertos universales están siendo ampliamente utilizados y están reemplazando la necesidad de otros puertos.

Revisa el siguiente diagrama que muestra cómo los dispositivos periféricos y sus

conectores se conectan a otros componentes en una computadora.

Figura 1 Dispositivos periféricos y sus conectores

Ranuras de Expansión y Tarjetas

Una ranura de expansión es un socket en la tarjeta principal, donde las tarjetas de expansión se conectan. Una tarjeta de expansión, también conocidas como "adaptadores", es una pequeña tarjeta de circuitos que mejora la funcionalidad de una computadora, permitiendo que ésta controle dispositivos de almacenamiento, dispositivos de entrada, o dispositivos de salida. Ejemplos de tarjetas de expansión incluyen las tarjetas gráficas (o tarjetas de video) y las tarjetas de sonido.

La siguiente imagen muestra una tarjeta de expansión que está siendo insertada en una ranura de expansión.

Figura 2 Insertando una tarjeta de expansión en una ranura de expansión

Los dos tipos más comunes de ranuras de expansión son PCI (Interconexión de Componente Periférico -Peripheral Component Interconnect-) y AGP (Puerto Acelerador de Gráficos -Accelerated Graphics Port-). Una ranura PCI puede mantener una variedad de tarjetas de expansión, como una tarjeta de sonido, o una tarjeta Ethernet (que discutiremos posteriormente en esta sección). Una ranura AGP es principalmente utilizada para tarjetas gráficas (revisa la discusión posterior sobre las tarjetas gráficas).

En las computadoras portátiles una ranura PCMCIA (Personal Computer Memory Card

International Association), la cual es relativamente más pequeña que una ranura PCI, cumple el mismo rol de que ésta. Por lo general, una computadora de bolsillo está equipada con ranuras PCMCIA, para tarjetas de expansión también llamadas tarjetas CardBus o tarjetas PC.

Algunas tarjetas de expansión comúnmente utilizadas son:

Tarjeta gráfica- transforma las imágenes en datos análogos que percibimos como luz cuando se despliegan en el monitor de la computadora. Una tarjeta gráfica es también conocida como tarjeta de video. Una imagen gráfica en el monitor se compone de muchos puntos de colores, o píxeles. Para desplegar una imagen en la pantalla, los datos de la imagen son representados como píxeles de colores. Cada color está indicado por un valor RGB, es decir, por una mezcla de los colores rojo, verde, y azul.

Una tarjeta gráfica tiene su propia memoria y procesador que maneja los cálculos necesarios para convertir los datos de la imagen para que puedan ser desplegados como píxeles en el monitor. Más específicamente, para desplegar una imagen en 3-D, la tarjeta gráfica primero hace el ráster de la imagen, o convierte la imagen 3-D en una representación en 2-D, usando algoritmos de conversión geométrica. Cada píxel en la representación en 2-D tiene un valor RGB (rojo, verde y azul) para indicar su color. La tarjeta gráfica luego convierte el valor RGB de cada píxel en datos análogos que permitan que el monitor proyecte los píxeles de colores, que nosotros reconocemos como la imagen en 3-D.

Tarjeta de sonido- permite que una computadora reproduzca sonidos como música de CD, archivos de sonido, juegos, o DVD. También puede grabar sonidos de un micrófono, reproductora de casetes, o un reproductor de CD. La tarjeta de sonido se conecta generalmente en la ranura PCI, o bien su funcionalidad puede integrarse como parte del conjunto de chips (chipset) de la tarjeta principal.

Para que la computadora pueda grabar sonidos, los cuales son señales con forma de onda análoga, las señales análogas deben ser convertidas en señales digitales. Por ejemplo, para grabar un sonido introducido a través de un micrófono en un archivo .wav y grabarlo en el disco duro, los sonidos con forma de onda análoga son convertidos en datos digitales. Luego los datos son enviados a través del bus al procesador, el cual envía los datos al controlador del disco duro, y éste a su vez envía los datos a la unidad de disco duro, para que ahí pueda ser guardado como un archivo .wav.

Módem- un tipo de módem es el módem de acceso telefónico, el cual permite que una computadora intercambie información con una computadora remota a través de las líneas ordinarias de teléfono. Por lo general, los datos en forma binaria son convertidos por el módem a datos análogos antes de transmitirlos a través de una línea de teléfono o cable. Un módem al recibir, convierte los datos análogos a datos digitales para ser usados por la computadora. Un módem de acceso telefónico puede transferir datos del Internet a la computadora a una tasa arriba de 56 kilobits por segundo (Kbps).

Tarjeta Ethernet- funciona como la interfaz a una LAN (Red de Área Local -Local Area Network-), una tecnología común de redes, que permite a los usuarios acceder a los recursos de la red, como Internet, correo electrónico, impresoras compartidas, etc., a una tasa de 10 Mbps (se discutirá más sobre las LAN en la Unidad 6). Versiones nuevas de Ethernet llamadas "Fast Ethernet" o "Ethernet Rápido" y "Gigabit Ethernet", soportan tasas de 100 Mbps y 1 Gb/s (1000 Mbps).

A continuación se muestran dos imágenes de tarjetas Ethernet. La de la izquierda

corresponde a una tarjeta Ethernet usada para conectarla en una ranura PCMCIA de una computadora portátil. La de la derecha es una tarjeta Ethernet para una ranura PCI de una computadora de escritorio.

Figura 3 Tarjetas Ethernet para una ranura PCMCIA y una ranura PCI, respectivamente.

Puertos

Una tarjeta de expansión usualmente incluye puertos, que son conectores que permiten que las señales sean transmitidas dentro y fuera de una computadora o un dispositivo periférico para explotar la funcionalidad de la tarjeta de expansión. Por ejemplo, una tarjeta de video proporciona un puerto de monitor. Los puertos también pueden construirse dentro de la tarjeta principal de una computadora de escritorio o una computadora de bolsillo. Se pueden utilizar puertos similares para conectar dispositivos periféricos como el ratón y el teclado.

La siguiente imagen muestra los puertos que se encuentran en la parte posterior de una computadora.

Figura 4 Puertos en la parte posterior de una computadora

Un puerto PS/2 también es conocido como puerto serial. Un puerto serial transfiere datos una tasa de un bit a la vez. Usan una configuración 6-pin-mini-DIN, que lo hace lucir como un puerto pequeño y redondo. La aparición de este puerto fue en el sistema PS/2 de IBM, y desde entonces se ha convertido en el estándar para las conexiones de teclado y ratón. Sin embargo, los puertos PS/2 están siendo gradualmente

reemplazados por puertos USB.

Otro tipo de puerto serial es el DB-9, el cual también se está volviendo obsoleto. Los dispositivos PDA se conectaban a puertos DB-9 antes de la aparición de los puertos USB. Otros dispositivos que pueden conectarse a un puerto DB-9 son los módems externos y los escáneres de códigos de barras, en general, dispositivos viejos.

En contraste, un puerto paralelo transfiere un byte a la vez. La conexión del puerto en el sistema es DB-25F, y requiere un conector macho 25-pin (DB-25M) en el cable. Un puerto DB-25F puede ser usado para impresoras o unidades externas. Un puerto paralelo es utilizado típicamente para conectar una computadora a una impresora, que usa un tipo diferente de conector.

USB y Firewire

El USB (Bus Serial Universal -Universal Serial Bus-) aparece actualmente en computadoras de escritorio y portátiles. Más de 127 dispositivos pueden conectarse a la unidad del sistema a través de un concentrador USB (USB hub), que proporciona múltiples puertos USB. Estos dispositivos incluyen el ratón, teclado, escáner, impresora, cámara digital, y la unidad de disco duro. Una de las características más convenientes del puerto USB es su soporte llamado "hot connectivity," que permite que los periféricos sean conectados al sistema, configurados y utilizados, sin tener que reiniciar la máquina. Debido a la facilidad de conectividad del USB y su capacidad para estandarizar muchos dispositivos diferentes en una sola especificación, el USB se ha convertido en el reemplazo de los puertos serial y paralelo.

Comparado con el USB 1.1, el puerto Firewire tiene una tasa de transferencia de datos más rápida, y soporta arriba de 63 dispositivos. Firewire está pensado para dispositivos que transfieren gran cantidad de datos, como los reproductores de DVD y las cámaras digitales de video. Los dispositivos periféricos pueden ser conectados a través de encadenamiento. También soportan "hot connectivity". Sin embargo, Firewire es relativamente más caro que un USB.

El punto máximo de velocidad de transferencia de datos del USB 1.1 es de 12 Mbps, y el punto máximo de velocidad de transferencia de datos de FireWire 400 (1394a) es de 400 Mbps. En respuesta a la rapidez de la tasa de transferencia del Firewire, USB 2.0 fue desarrollado con un punto máximo de velocidad de transferencia de datos de 480 Mbps. Para competir con USB 2.0, FireWire 800 (1394b) fue desarrollado con un punto máximo de velocidad de transferencia de datos de 800 Mbps.

En la figura 2-27 del capítulo 2 del libro de texto de Parsons/Oja, se listan algunos de los conectores de cables que los dispositivos periféricos utilizan para conectarse a los puertos del sistema.

Comparando Diferentes Puertos

A continuación se muestra una tabla que enlista el precio relativo, uso y estatus de los puertos. Los puertos están enlistados del más rápido al más lento, de acuerdo a su tasa de transferencia.Puerto Uso Estatus

FirewireCámaras de video y almacenamiento masivo externo (Ej. CD-ROM, disco duro, etc.)

Se está convirtiendo en el estándar para dispositivos de video digital

USB La mayoría de los dispositivos Se está convirtiendo en el estándar

para la mayoría de los dispositivos periféricos

Paralelo Impresora Se está volviendo obsoletoSerial Módem Se está volviendo obsoletoPS/2 Teclado, ratón Se está volviendo obsoleto

2.2.2 Buses

Tu libro de texto resalta muchas formas de transferir información hacia y desde el CPU. Mientras que algunas transferencias de información son completamente internas al CPU, todas las otras, como aquellas entre el CPU y la RAM o entre el CPU y los dispositivos periféricos, van a través de algún tipo de bus.

La siguiente figura indica cómo las líneas de bus físicas están conectadas a los componentes dentro de la unidad del sistema.

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 32Velocidad (MHz) 66-200 533 66-200 33-66 66-528X-pumped 1-4 2 1-2 N/A N/AY-channeled N/A 1-2 N/A N/ADistancia del conjunto de chips <0.1m <0.1m <1m <1mTasa 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 FirewireAncho (en bits) 8 1 1Velocidad (MHz) 33-133 variable variableX-pumped N/A N/A N/AY-channeled 1-2 N/A N/ADistancia del conjunto de chips <1m <10m <10mTasa 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 Dispositivos de Entrada Cámaras Videocámaras Digitales Escáneres Dispositivos de Salida: Monitores y Proyectores Monitores CRT Monitores LCD Proyectores Dispositivos de Salida: Impresoras Impresoras de Tinta Impresoras por Sublimación de Tinta Impresoras Láser 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 CasaTinta (color) $ ### *** *** lenta CasaSublimación de Tinta $$$$$ #### ** **** lenta-

medianaLaboratorios 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:

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.

2.3.1 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.)

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

Confiabilidad de la Unidad de Disco Medios Ópticos: CD vs. DVD Medios Magnéticos Medios Ópticos vs. Magnéticos Estado Sólido 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:

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

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

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

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 IlimitadaDispositivo 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 IlimitadaDisco Iomega Zip Magnético 100, 250, o 750 MB IlimitadaCD-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:

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.

2.4.2 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.

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.

Figura 1 Visión general de los componentes de hardware

El CPU ejecuta las instrucciones almacenadas en los dispositivos de memoria. Cuando la computadora se enciende, el CPU extrae las instrucciones de los dispositivos de memoria permanentes, la ROM y la CMOS. La ROM es la memoria de sólo lectura que almacena las instrucciones requeridas para arrancar la computadora. La CMOS contiene los datos de configuración del sistema. Una vez que la computadora es encendida, la RAM es usada para cargar el resto de las instrucciones a ser ejecutadas por el CPU. Los datos en RAM son temporales y se perderán cuando la computadora se apague.

Los datos de los dispositivos de almacenamiento como la unidad de CD-ROM y la unidad de disco duro, son transmitidos a través del controlador de disco. Los datos también pueden ser almacenados en el disco duro o en un CD.

Los datos en el sistema de hardware pasan a través de buses. Los buses son los canales de comunicación entre los componentes de la unidad del sistema.

Los dispositivos periféricos como el teclado, ratón, joystick, impresora, bocinas, micrófono, etc. Están conectados a la computadora a través de puertos que generalmente se encuentran en la parte trasera de la unidad del sistema. Las tarjetas gráficas o las tarjetas de sonido también son ejemplos de tarjetas de expansión, que pueden ser insertadas en la ranura de expansión de la computadora, para extender o mejorar la funcionalidad de una computadora.

Cuando una computadora procesa solicitudes de un usuario, el CPU dirige a los otros componentes para que realicen tareas específicas, y los datos se pasan entre los componentes a través de buses y el conjunto de chips (chipset). Utiliza el diagrama anterior mientras sigas la forma en que los datos son transmitidos de componente a componente en los escenarios de muestra que se incluyen a continuación:

Para guardar un archivo en el disco duro, el CPU podría pasar los datos que se quieren guardar a través del bus frontal hacia el conjunto de chips. El conjunto de chips envía el archivo de datos a través del bus PCI hacia el controlador del disco, que después enviará los datos al disco duro de la computadora.

Para abrir y desplegar un archivo de imagen, el CPU le avisa al controlador de disco que extraiga el archivo de imagen del dispositivo de almacenamiento y lo guarde en la RAM. La tarjeta gráfica podría acceder los datos de la imagen y desplegar la imagen a manera de píxeles en el monitor de la computadora.

Estas son generalizaciones de la forma en que interactúan los componentes. Al tratar de entender un sistema de hardware, mantén en mente los conceptos generales de cómo trabajan juntos los componentes, e investiga sus especificaciones para tener un entendimiento más preciso de la manera en que un determinado sistema de hardware trabaja. La naturaleza exacta de cómo trabaja e interactúa cada componente con los demás, se encuentra fuera del alcance de este curso.

2.4.2 Lab: Investigando un Sistema Computacional

A través de la red puedes investigar acerca de un sistema computacional, obteniendo revisiones de diferentes productos y comparaciones de precios. Imagina que estás interesado en una línea particular de computadoras portátiles, como la Dell Inspiron o la Sony Vaio. La siguiente actividad te guiará para que realices una comparación.

Ejercicio de Aprendizaje:

Visita el sitio Web de Ziff Davis (www.zdnet.com), y da un clic a la sección "Reviews" Luego entra a "Notebooks" y selecciona una computadora que te parezca interesante. Luego, da un clic a la liga de la máquina para ver la revisión.

Ahora da un clic en la pestaña "Review" para leer una discusión detallada del producto. Revisa la información acerca de disponibilidad y precio.

Ziff-Davis también publica la revista Computer Shopper y su sitio Web www.zdnet.com/computershopper.

También puedes encontrar revisiones de productos e información de precios en el sitio Web de CNET www.cnet.com.

2.4.3 Lab: Configuración en Línea

Los sitios Web de algunas tiendas de computadoras te permiten especificar la configuración de un sistema, seleccionando de varios menús que muestran las opciones disponibles. Posteriormente, al dar un clic al botón de "actualizar precio", puedes ver el precio exacto del sistema que seleccionaste. Dos sitios Web de este tipo son Dell (www.dell.com) y Gateway, Inc. (www.gateway.com).

Ejercicio de Aprendizaje:

Visita el sitio de una tienda de computadoras. Imagina que tienes un presupuesto de $1,200 dólares y deseas una computadora apropiada para un estudiante universitario de una carrera relacionada con las Ciencias Computacionales.

Ahora asume que vas a comprar una computadora de bolsillo para un hombre/mujer de negocios que viaja constantemente en avión y está preocupado(a) por el peso y la vida de la batería. ¿Qué puedes obtener por $2,500 dólares?

2.5 Mejorando el Desempeño de la Computadora

¿Cómo medimos el desempeño de la computadora? ¿Cómo está siendo mejorado el desempeño de la computadora? Estos son algunos de los temas cubiertos en esta sección.

Secuencia de Lecturas:

2.5.1 La Ley de Moore . Objetivo de Aprendizaje: Conocer los fundamentos sobre el crecimiento exponencial en el almacén de memoria de la computadora y las capacidades de cómputo.

2.5.2 Cuellos de Botella . Objetivo de Aprendizaje: Entender el desarrollo de los cuellos de botella y la manera de corregirlos.

2.5.3 Rendimiento y Latencia . Objetivo de Aprendizaje: Definición de rendimiento y latencia con respecto al desempeño de la computadora.

Parsons/Oja, Capítulo 8-Sección B "Compresión de Imágenes" (páginas 425-427). Objetivo de Aprendizaje: Entender cómo puede utilizarse la compresión de datos 1) para reducir la cantidad de espacio requerido para almacenar archivos, y 2) para mejorar el rendimiento, reduciendo el número de bytes que deben ser transmitidos.

2.5.1 La Ley de Moore

Un transistor es un interruptor electrónico que puede alternar entre dos estados, "prendido" y "apagado", y representa un bit de información. Los microchips modernos contienen millones de transistores pequeñísimos, los cuales no se distinguen a simple vista. Gordon Moore uno de los fundadores de Intel observó que desde 1965 la capacidad de un microchip (el número de transistores dentro de un chip de silicio) se ha duplicado cada año. Esta tendencia en la computación que continúa hasta la fecha se ha llegado a conocer como la Ley de Moore, sin embargo, en los últimos años el ritmo ha sido más lento y en la actualidad la capacidad del chip aumenta al doble cada18 meses, en vez de cada año. La ley de Moore es un ejemplo de crecimiento exponencial y se refiere específicamente a la capacidad de los microchips y se puede declarar de la siguiente manera: El número de transistores contenidos en un microchip se duplica cada 18 meses, hasta donde el límite físico lo permita.

Para ilustrar el potencial del crecimiento exponencial, consideraremos la parábola del inventor del ajedrez y su emperador. El emperador ofreció recompensar al inventor con cualquier cosa que él deseara, para crear el juego de ajedrez. El inventor solicitó que le dieran un grano de arroz por el primer cuadro del tablero de ajedrez, y que cada cuadro adicional duplicaría la cantidad de arroz del cuadro anterior. El emperador inmediatamente concedió su deseo. Existen 64 cuadros en el tablero de ajedrez. Para el cuadro número 32, 4 billones de granos de arroz ya habían sido entregados, que equivale aproximadamente al tamaño de un campo grande lleno de arroz. El siguiente cuadro necesitaría cerca de 2 millones de granos de arroz, el siguiente cuadro cerca de 4 millones, el siguiente cerca de 8 millones y así sucesivamente. Para el cuadro número 64 se necesitarían 9*1018 granos de arroz, que es más que la cantidad de arroz que podría ser producida incluso si la superficie de la tierra entera se utilizara para producir arroz.

El número de transistores en un solo chip se incrementa con una tasa exponencial y se duplica cada 12- 18 meses. El siguiente gráfico ilustra el incremento exponencial en el número de transistores, en los procesadores introducidos a través de los años.

Figura 1 Ilustración de la ley de Moore aplicada a los procesadores Intel

La siguiente gráfica en escala logarítmica te ofrece una perspectiva diferente del crecimiento exponencial de los transistores en un microchip

Figura 2 Ilustración de la ley de Moore aplicada a los procesadores Intel en una escala logarítmica.

Para datos más recientes, consulte el "press kit" de Intel

Con el crecimiento exponencial de la densidad de transistores en los microchips, se pueden hacer muchas inferencias que permitan a los analistas predecir otros desarrollos en la industria de la computación. Si se extiende el alcance de la Ley de Moore, se pueden hacer las siguientes predicciones.

El poder de procesamiento (rapidez) se duplicará cada 12-18 meses.

La capacidad de almacenamiento de la RAM se duplicará cada 12-18 meses

Otra observación es que la capacidad de almacenamiento del disco duro también se incrementa exponencialmente, y el costo para los consumidores al adquirir partes de computadoras decrece a través del tiempo.

La razón por la cual la Ley de Moore continúa vigente, es que la tecnología de circuitos se hace cada vez más pequeña. Los circuitos que antes necesitaban cientos de micrones cuadrados de silicio (un micrón es una millonésima de un metro) ahora caben en unos cuantos micrones cuadrados. Esta tendencia ha dado la posibilidad de acomodar más circuitos en la misma área. Los procesadores, los chips de memoria, y los chips de propósito específico para controlar los dispositivos periféricos, se hacen cada vez más densos. Aunque la Ley de Moore solamente predice el incremento en la densidad de los circuitos, el incremento en densidad reduce el tiempo requerido para la comunicación entre los componentes, lo cual significa que los chips pueden procesar datos más rápido.

Las mejoras en la tecnología de microchip están siendo emparejadas por mejoras en muchas otras tecnologías encontradas en sistemas informáticos. La capacidad de disco está aumentando por varias razones, mejoras en los soportes magnéticos (la capa de óxido de hierro que cubre la superficie del disco, discos más planos, etc.) y la electrónica de lectura/escritura, está aumentando la capacidad del disco duro. La introducción de las nuevas tecnologías de disco óptico, es otra fuente del incremento de la capacidad de almacenaje para las computadoras personales. Los aumentos correspondientes en la velocidad del procesador y del ancho de banda del bus, permiten a las computadoras tomar ventaja completa del crecimiento en las capacidades de almacenaje.

A pesar del crecimiento en la velocidad de procesamiento y la capacidad de almacenaje, el costo por byte de dato procesado o almacenado decrece conforme los chips de memoria de baja capacidad se van volviendo obsoletos. Por ejemplo, el costo de una memoria RAM de 64MB un par de años atrás, es actualmente el mismo costo de una memoria RAM de 128 MB

La Ley de Datos de Parkinson es un ejemplo interesante de los avances en capacidad y rendimiento de procesamiento. Esta ley declara que los datos se expanden para llenar el espacio disponible. En otras palabras, mientras exista más memoria disponible, la demanda para tener más memoria o espacio en disco crece. Por ejemplo, cuando las computadoras sólo tenían unos cuantos Kilobytes (KB) de memoria, sus sistemas operativos ocupaban solo 4KB. Hoy en día las computadoras tienen cuando menos 128 MB o más de memoria y de acuerdo a la Ley de Datos de Parkinson, los sistemas operativos de hoy son mucho más sofisticados y requieren de varios megabytes de memoria. De manera similar, conforme crece la capacidad del disco duro, los usuarios lo empiezan a utilizar con propósitos diferentes. Las primeras computadoras tenían discos flexibles o disquetes de 360 KB en donde se almacenaban archivos pequeños de texto. En la actualidad, las computadoras están equipadas con discos duros de varios gigabytes y los usuarios almacenan música y videos ocupando varios megabytes y películas de largo metraje en DVD (Típicamente 5 gigabytes)

La ley de Parkinson conduce a toda la industria de la computación, a través del conocimiento de que las aplicaciones siempre mantendrán el paso con la Ley de Moore. Al incrementar la capacidad, los usuarios exigen mayor rendimiento para llevar a cabo trabajos más ambiciosos. Gracias a la Ley de Moore, podemos esperar ver mejoras continuas en la tecnología para satisfacer las demandas del consumidor que desea mejor rendimiento, a precios accesibles. (Cabe notar que la Ley de Moore no hace referencia a todos los aspectos de la tecnología computacional. No menciona nada sobre incrementos en la confiabilidad de los sistemas, ni sobre la calidad de los programas de software usados en los sistemas computacionales).

Las leyes de física sugieren que mientras no haya cambios fundamentales en la tecnología de los chips, hay límites en la mejora del rendimiento computacional. Por

ejemplo, los canales de los circuitos están limitados por su ancho ya que tienen que permitir el paso de los electrones. Otra limitante es la longitud de la onda de luz. Para grabar los circuitos en el silicio se utiliza luz; y la longitud de la onda de la luz en el proceso está directamente relacionada con el ancho del circuito. La Luz ultravioleta tiene una longitud de onda de luz más corta que la luz visible, y la de los rayos X es aún más corta. Sin embargo, aún existen problemas técnicos al utilizar longitudes de onda tan cortas. ¿Qué sucederá cuando se llegue al límite? No se sabe a ciencia a cierta, pero la experiencia sugiere que el progreso continuará y tal vez tome direcciones no anticipadas. Es posible que el costo de producir chips ultra-densos sea tanto, que se limite solamente a las computadoras muy costosas.

2.5.2 Cuellos de Botella Cuellos de Botella—Haciendo Más Lento un Proceso Cuellos de Botella Típicos Cómo Eliminar los Cuellos de Botella

Cuellos de Botella—Haciendo Más Lento un Proceso

Los vasos de boca ancha vacían su contenido más rápido que los vasos de cuello largo y delgado. Cada tarea que realiza la computadora requiere que se lleven a cabo varios pasos. El término cuello de botella se refiere al paso que tarda mucho en completarse y que hace que se reduzca el desempeño total de la tarea. Tal como podemos decir que "una cadena es tan fuerte como su eslabón más débil", así la velocidad del procesador o su desempeño, está limitado por el tiempo que lleva ejecutar su paso más lento.

Por lo tanto, de nada sirve que nuestra computadora tenga un procesador muy rápido, si su memoria es lenta en la transmisión de información. En este caso, un disco lento reducirá el desempeño global del sistema. Aunque cuentes con un procesador muy rápido, si otras partes de tu computadora son muy lentas, no se mejorará el rendimiento de tu computadora.

Por ejemplo, vamos a suponer que estás en tu computadora ejecutando un programa. Se está tardando demasiado. ¿Cómo puedes arreglar este problema? Como tu computadora es Pentium II y no Ethernet Pentium 4, se te ocurre que si la cambias, se arregla el problema. Sin embargo, puede haber otros factores que influyan en la velocidad de transmisión. Puedes estar corriendo con poca RAM, o tu bus no está transfiriendo los datos lo suficientemente rápido.

Del mismo modo, el tiempo que se requiere para llevar a cabo una tarea consiste de varios pasos, puede ser dominada por el paso que se tarda más. En este caso, aunque aceleres el tiempo que tardan otros pasos en realizarse, puedes tener una mejoría pequeña en la tarea. Vamos a suponer que para preparar una cena debes realizar los siguientes pasos: 1. picar ingredientes: 10 min. 2. hornear platillo: 2 horas. 3. batir la salsa: 15 min. Si compras una procesadora de alimentos, puedes picar los ingredientes en un minuto, reduces al 10% el tiempo que tardas en picar los ingredientes; sin embargo, reduces el tiempo que tardas en preparar la cena solo un 6%. Por otro lado, si compraras un horno que pudiera reducir el tiempo de horneado a la mitad, reduces el 50% el tiempo de horneado es decir una hora y con esto puedes reducir el tiempo que tardas en preparar la cena un 41%.

Cuellos de Botella Típicos

A continuación se muestran algunas áreas del sistema de hardware que pueden ser

cuellos de botella:

Caché

RAM

I/O (Entradas y Salidas)

Tarjeta de Video (particularmente para juegos en 3-D)

Cuando no hay suficiente memoria caché, se hace más lento todo el sistema. Los procesadores más rápidos que requieren recibir más información para que se ejecuten de manera óptima, tal vez no reciban suficientes datos de memorias caché pequeñas.

La RAM carga instrucciones de los programas en un disco. Por lo tanto, si no existe suficiente memoria RAM, las instrucciones deberán ser cargadas frecuentemente del disco, haciendo más lenta la ejecución de las instrucciones del programa.

I/O se encarga de la transferencia de información. ¿Los buses de tu computadora son lo suficientemente rápidos? ¿Tu disco duro es lo suficientemente rápido? Tal vez los componentes instalados pueden enviar datos de manera rápida pero si el sistema no puede transferir estos datos a la misma velocidad, el desempeño del sistema se hace más lento.

La mayoría de los usuarios de negocios no sufre al contar con una tarjeta de video lenta. Sin embargo, los jugadores de videojuegos, diseñadores gráficos, y algunos ingenieros, requieren tarjetas de video de alta velocidad para mantener el paso de los requerimientos del software. El usuario promedio no requiere una de estas tarjetas de video, sin embargo, las imágenes producidas por las tarjetas más lentas pueden afectar el desempeño de otras aplicaciones.

Cómo Eliminar los Cuellos de Botella

¿Podemos acelerar el desempeño de una computadora? En realidad lo que se quiere es acelerar las tareas que realiza la computadora, no a la computadora en sí. Esta es una diferencia importante. Para acelerar el desempeño de la computadora requieres comprar un procesador mas rápido, instalar más memoria, comprar buses o canales más rápidos o instalar unidades y controladores de video más rápidos. Si actualizas estos componentes de manera equilibrada, el sistema será más rápido. (Recuerda que un cuello de botella puede deteriorar el desempeño de todo el sistema). El laboratorio que realizaste en la sección, 2.1.3 Laboratorio: Benchmarking, te ayudará a identificar los cuellos de botella o puntos lentos en tu sistema.

La clave para llevar a cabo estas mejoras de manera efectiva es analizar y comprender la razón por la cual ciertas tareas se están tardando tanto tiempo. Para esto, puedes hacer experimentos y probar si determinado componente representa un cuello de botella. Los desarrolladores de sistemas aplican estas técnicas constantemente para medir cuanto tiempo se tardan las diversas secciones del programa en ejecutarse. De esta manera identifican los cuellos de botella y se enfocan en mejorar esta parte del código.

2.5.3 Rendimiento y Latencia

Rendimiento ("Throughput" en inglés) y Latencia ("Latency" en inglés) son dos términos clave usados al discutir acerca del desempeño de una computadora.

Rendimiento se refiere a la tasa a la cual las tareas se completan en una unidad de tiempo. Por ejemplo una computadora puede ejecutar 500 millones de instrucciones por segundo. Latencia se refiere al tiempo requerido para completar una operación individual. Por ejemplo, puede tomar 5 segundos en iniciar una aplicación, o dos minutos para reiniciar todo el sistema.

Estos conceptos están claramente relacionados. Por ejemplo, supongamos que usted quiere que su servidor Web pueda mostrar un archivo gráfico muy grande en la computadora de un usuario cuando presiona un botón. Latencia se refiere al tiempo pasa desde que el botón fue presionado y hasta la imagen se muestra. Si la imagen es un archivo de 1 MB, con una tasa derendimiento de megabits por segundo, la latencia para mostrar la imagen será al menos de 0.8 segundos. ¿Cuándo es más apropiado utilizar latencia o rendimiento? la respuesta dependerá de lo que desea medir.

Si está seleccionando un proveedor para la conexión de red de su servidor de web, usted estará más interesado en tener la suficiente taza de rendimiento, o ancho de banda, para responder a sus necesidades. Si usted es un usuario del mismo servidor de web, sin duda usted estará interesado por la latencia de su solicitud. No le importará a usted saber cuántas otras peticiones se encuentra procesando el servidor por segundo (es decir, rendimiento). Usted estará preocupado con la respuesta a su propia petición.

Como administrador del servidor, usted podrá escuchar quejas de personas de que su latencia es excesivamente alta, aunque su rendimiento es aceptable. Digamos por ejemplo que su servidor maneja dos tipos diferentes de peticiones: una petición de un archivo pequeño que puede enviarse de manera rápida y una petición de un archivo grande que toma mucho tiempo en enviarse. Si la gran mayoría de las peticiones son para los archivos pequeños, su rendimiento (los bits enviados por segundo) y la latencia para los pequeños archivos pueden estar bien, mientras que la latencia para archivos de gran tamaño puede ser inaceptable.

Una manera sencilla de entender la latencia es el considerar el tiempo que se tarda en hacer una tarea como la suma de un tiempo constante para el inicio de la tarea, más el tiempo que se lleva en realizar la tarea, que dependerá del tamaño de la misma.