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Gran parte de estos apuntes han sido sacados de distintas publicaciones especializadas como ComputerWorld

No están muy actualizados pero pueden ser una buena base.

El dispositivo fundamental del ordenador, al cual se conectan todos los componentes, es la placa o tarjeta madre ( motherboard ) . Las características de esta placa determinan completamente la capacidad y prestaciones del ordenador, por lo que resulta conveniente conocerlas en profundidad . A la hora de elegir una placa madre hay que tener en cuenta las características siguientes .

 Zócalo: todas las placas madre incluyen un zócalo donde se introduce el procesador . Dependiendo de las especificaciones y estándares de tamaño y patillas de este zócalo se podrán instalar uno u otros procesadores . El zócalo más habitual se llama Socket 7 y es el utilizado por los procesadores Pentium y Pentium MMX de Intel y por casi todos los micros de AMD y Cyrix

. En el último año Intel ha desarrollado un nuevo zócalo, denominado Slot 1, que utiliza para sus procesadores Pentium II y Celeron y sobre el cual tiene licencia y derechos de patente . Además, también existe el Socket 8, utilizado únicamente para el procesador Pentium Pro .

 Chipset: el chipset es un conjunto de circuitos integrados montados en la placa madre que contienen los controladores y rutinas que ponen en comunicación el procesador con las diferentes partes funcionales del ordenador . El chipset es un elemento fundamental, que define características tan importantes como la cantidad máxima de memoria RAM, el número de procesadores que se pueden emplear en paralelo, la velocidad del bus de sistema o la posibilidad de utilizar puertos USB, tarjetas gráficas AGP o discos duros Ultra DMA . Existen varios fabricantes de chipsets, como Intel, VIA o SiS, cuyos principales modelos se pueden ver en una tabla adjunta . Observe que ya existen chipsets avanzados para procesadores AMD y Cyrix ( es decir, para placas madre con zócalo Socket 7 ) .

- Zócalos de memoria: la placa madre tendrá varios zócalos para introducir módulos de memoria . Estos zócalos pueden ser SIMM o DIMM ( consulte posteriormente el artículo Procesador y memoria ) y es importante saber tanto el número de los zócalos como su tipo ( SIMM o DIMM )

- Ranuras de expansión: las ranuras de expansión permiten conectar dispositivos internos a la placa madre del ordenador . Normalmente, todas las placas madre incluyen varias ranuras ISA y varias ranuras PCI . Además, algunas incorporan también una ranura AGP para instalar tarjetas de vídeo .

-     Adaptador de disco: el adaptador de disco está incluido en la propia placa madre, pues está controlado por el chipset . Aparece en forma de unos conectores que con los cables adecuados se ha de enchufar a las unidades de disquetes y discos duros . Casi todas las placas madre soportan el estándar EIDE, aunque muchas de ellas ya permiten una variante conocida como UltraDMA y algunas incluyen en la propia placa un controlador SCSI .

- Puertos: todas las placas madre incluyen como mínimo un puerto paralelo y dos puertos serie . Hoy en día, también debe exigir que tenga conectores para dispositivos USB, pues estos dispositivos se extenderán considerablemente durante este año .

- Estándar placa madre: finalmente, a la hora de elegir una placa madre debe saber cuál es el factor de fabricación ( form factor ) , que es un estándar que define las proporciones de la placa, el lugar donde se instalan los componentes y otras características . Las placas madre antiguas siguen el estándar Baby-AT, pero hoy en día casi todas las placas madre son ATX . El estándar ATX define una posición exacta de los componentes para una actualización más fácil ( por ejemplo, que para añadir memoria no haya que quitar ninguna tarjeta ) . Además, las placas madre ATX tienen integrados en la placa madre los conectores de los puertos serie y paralelo, sin necesidad de utilizar unos cables para dichos conectores . Por su parte, el estándar NLX se ha desarrollado recientemente y está preparado para facilitar todavía más la actualización y el cambio de componentes . Las placas madre NLX se sujetan a la carcasa mediante un mecanismo de fácil apertura, lo que permite cambiar rápidamente una placa madre por otra . Además, como se puede ver en la imagen adjunta, las ranuras de expansión están dispuestas en una placa independiente que se conecta a su vez a la placa madre, lo que permite reducir el tamaño de la carcasa . Advierta que los puertos de la placa están todos integrados en un orden determinado .

La carcasa del ordenador depende del estándar de fabricación de la placa madre . Es decir, existen carcasas para placas Baby-AT, carcasas para placas ATX, otras para placas NLX, etc . Esto es lógico, pues la placa madre ha de estar sujeta firmemente a la carcasa y debe tener conectores en los lugares adecuados . Una vez elegida la carcasa para un estándar de placa madre, se pueden elegir tres tipos de carcasa: sobremesa, minitorre, torre . La carcasa de sobremesa se dispone horizontalmente en la mesa de trabajo, mientras que la de minitorre se coloca verticalmente . La elección entre una y otra depende del espacio que tenga y de sus gustos personales .

Por su parte, la carcasa de torre se coloca verticalmente en el suelo y tiene más espacio para unidades de almacenamiento, quizá incorporando ventiladores opcionales .

Familia Intel

Chipset Procesador Memoria máxima Bus Caché CPUs USB AGP Ultra DMA

Soportado ( MB ) sistema máximo

430TX Pentium MMX 256 SDRAM 66 MHz 64 MB 1 Sí No Sí

440FX Pentium Pro 1024 EDO ECC 66 MHz 4 . 096 MB 2 Sí No No

440LX Pentium II 512 SDRAM ECC 66 MHz 512 MB 2 Sí Sí Sí

440BX Pentium II 100 MHz 2 Sí Sí Sí

440EX Celeron 256 SDRAM ECC 66 MHz 1 Sí Sí Sí

Familia VIA

VP1 Pentium MMX 512 MB SDRAM 66 MHz 512 MB 1 Sí No Sí

VPX97 Pentium MMX 512 MB SDRAM 66 MHz 512 MB 1 Sí No Sí

VP297 Pentium MMX 512 MB SDRAM 66 MHz 512 MB 1 Sí No Sí

ECC

VXPro Pentium MMX 128 MB SDRAM 66 MHz 64 MB 1 Sí No Sí

VP3 Pentium MMX 1024 SDRAM ECC 66 MHz 1 . 024 MB 1 Sí Sí Sí

MVP3 Pentium MMX 1024 SDRAM ECC 100 MHz 1 . 024 MB 1 Sí Sí Sí

Apollo Pentium Proy 1024 MB 66 MHz Consultar 2 Sí No Sí

Pentium II

Familia ALI ( Acer Labs )

Aladdin IV Pentium MMX 1024 SDRAM ECC 66 MHz 1 . 024 MB 1 Sí No Sí

Aladdin V Pentium MMX 1024 SDRAM ECC 100 MHz 1 . 024 MB 1 Sí Sí Sí

Aladdin Pro II Pentium II 2048 SDRAM 100 MHz Consultar 2 Sí Sí Sí

Familia SIS

5571 Pentium MMX 384 MB SDRAM 66 MHz 64 MB 1 Sí No No

5597/5598 Pentium MMX 384 MB SDRAM 66 MHz 128 MB 1 Sí No Sí

Actualmente existe un gran número de procesadores que los usuarios pueden elegir para su ordenador . A grandes, rasgos, es posible elegir entre 7 procesadores diferentes: Intel ofrece los micros Pentium MMX, Pentium Pro, Pentium II y Celeron; el fabricante AMD se centra exclusivamente en el procesador K6 y, finalmente, Cyrix comercializa los chips 6x86MX y MediaGX .

 Una de las características más importantes de un procesador es el zócalo en el cual se instala . Es decir, la placa madre del ordenador tiene un zócalo especial para el procesador que sigue unas especificaciones y estándares de tamaño y patillas diferentes según el procesador . El zócalo más habitual se llama Socket 7 y es el utilizado por los procesadores Pentium y Pentium MMX de Intel y por casi todos los micros de AMD y Cyrix . En el último año Intel ha desarrollado un nuevo zócalo, denominado Slot 1, que utiliza para sus procesadores Pentium II y Celeron y sobre el cual tiene licencia y derechos de patente . Además, también existe el Socket 8, utilizado únicamente para el procesador Pentium Pro .

Cada procesador está diseñado para cubrir las necesidades de un segmento de mercado específico ofreciendo mayor o menor velocidad de proceso que, lógicamente, se corresponde con un mayor o menor precio .

Para el segmento de consumo básico y los ordenadores corporativos de bajo coste, Intel ofrece el procesador Pentium MMX, que se vende actualmente en versiones de 166, 200 y 233 MHz . El Pentium MMX se puede instalar en las placas madre con zócalo Socket 7, que son las más extendidas, y soporta el conjunto de instrucciones MMX, que acelera el rendimiento durante el procesamiento de datos multimedia . Los ordenadores más baratos que se venden en la actualidad incorporan Pentium MMX, pero no se crea que son procesadores lentos, pues ofrecen más velocidad que el antiguo Pentium . Intel no pretende comercializar más modelos Pentium MMX, destinando para este segmento de bajo coste el nuevo procesador Celeron a 266 MHz, cuyas dos características fundamentales son que no incluye caché de nivel 2 ( L2 ) y que se instala en una ranura Slot 1 en vez del habitual zócalo Socket 7 . Es decir, el objetivo de Intel con Celeron es hacer que también los usuarios del segmento medio-bajo trabajen con ordenadores con la ranura Slot 1, dejando de lado las placas madre con zócalo Socket 7 .

Para este mismo segmento de consumo y oficina de bajo coste Cyrix ofrece un procesador completamente revolucionario, el modelo MediaGX, que incluye un chip de sonido, un chip gráfico, el controlador de memoria y la interfaz PCI dentro del propio procesador . El procesador Cyrix MediaGX soporta la tecnología MMX y no necesita caché externo ( L2 ) , pues el controlador de memoria incluido dentro del procesador permite acceso directo a la memoria RAM . Los gráficos se procesan a la velocidad del reloj del procesador y no a la velocidad del bus PCI . Los ordenadores creados en base a este procesador son muy baratos, pues se ahorra el precio de varios componentes como la tarjeta de sonido o la tarjeta gráfica .

En el segmento del usuario profesional, Intel posee el procesador Pentium II, con velocidades a 233, 266, 300, 333, 350 y 400 MHz . Los dos últimos modelos, de reciente aparición, ofrecen un bus de sistema que trabaja a 100 MHz, frente a los 66 MHz tradicionales . El Pentium II se comercializa en forma de una placa integrada que contiene tanto el chip del procesador como 512 KB de caché L2 a la que se accede a la mitad de la velocidad de reloj . La tarjeta Pentium II se ha de insertar en una ranura Slot 1, por lo que exige placas madre con este zócalo . Como alternativa al Pentium II tenemos los procesadores AMD K6 y Cyrix 6x86MX, que ofrecen un rendimiento ligeramente inferior al Pentium II —comparando procesadores a la misma velocidad de reloj—, pero a un precio mucho más reducido, lo que permite crear ordenadores más baratos . Tanto el K6 como el 6x86MX se instalan en un zócalo Socket 7, alargando de esta forma el tiempo de vida de los ordenadores con placas madre Socket 7 .

Finalmente, para el mercado de las estaciones de trabajo avanzadas y los servidores, Intel ofrece el ya viejo Pentium Pro, que se mantiene como la mejor solución por estar optimizado para sistemas operativos de 32 bits como Windows NT . Además, algunos modelos de Pentium Pro tienen hasta 1 MB de caché L2 integrado, que funciona a la velocidad del reloj y su arquitectura permite crear ordenadores con 4 Pentium Pro en paralelo, algo fundamental para los servidores más potentes . De todas formas, dentro de pocos meses Intel tiene previsto la presentación de un Pentium II avanzado, con velocidades a partir de 400 MHz, que incluye 2 MB de caché L2 accesible a la velocidad del reloj y que permite también la construcción de ordenadores con hasta cuatro de estos procesadores en paralelo . Señalar que el Pentium Pro se ha de insertar en un zócalo especial denominado Socket 8, por lo que requiere placas madre especiales diseñadas para Pentium Pro .

¿ Qué procesador elegir ?

Como siempre, la respuesta depende de sus necesidades . Si lo que quiere es el ordenador más económico, busque un Pentium MMX barato o, quizá, plantéese un ordenador que incluya un Cyrix MediaGX . En caso de necesitar un ordenador de nivel medio los procesadores K6 y 6x86MX le ofrecen un rendimiento superior al Pentium MMX por un precio ligeramente más elevado . Y si lo que desea es un ordenador profesional con las últimas innovaciones, probablemente ha de buscar un Pentium II .

Memoria

La memoria RAM es un componente fundamental de un ordenador . Puede consultar información más detallada sobre la memoria en el artículo Las memorias RAM publicado el mes de abril en PC World . A grandes rasgos, existen dos tipos de memoria: memoria dinámica o DRAM ( Dynamic RAM ) y estática o SRAM ( Static RAM ) . La DRAM es barata de fabricar, posee una velocidad entre 70 y 50 nanosegundos y se utiliza como memoria RAM convencional . Por su parte, la SRAM es mucho más cara, permite alcanzar una velocidad de 10 nanosegundos y se utiliza como memoria caché —la memoria caché integrada dentro de la placa madre de los ordenadores ( o integrada en el procesador Pentium II ) — . Por tanto, cuando se habla generalmente de memoria RAM, por ejemplo, que un ordenador tiene 16 ó 32 MB de RAM, se está hablando de memoria DRAM .

A la hora de adquirir memoria RAM es necesario distinguir entre el tipo de memoria ( existen diferentes versiones de la memoria DRAM ) y el módulo de memoria ( el módulo físico en el cual se entrega la memoria y que debe coincidir con el soportado por su ordenador ) . Recuerde que todos los comentarios posteriores se refieren únicamente a memoria dinámica ( DRAM ) , no a memoria estática ( SRAM ) .

Tipos de memoria

Actualmente, se vende memoria DRAM que puede ser de tres tipos: FPM DRAM, EDO RAM y SDRAM . Cuando compre un ordenador verá que se indica alguno de estos tipos de memoria en el listado de sus características . Es importante señalar que usted no puede comprar la memoria DRAM que desee, sino aquella que soporte la placa madre de su ordenador .

 Por tanto, antes que nada ha de consultar en el manual de su ordenador los tipos de memoria RAM soportados .

- Fast Page Mode DRAM: la memoria DRAM convencional es memoria FPM DRAM, usada de forma mayoritaria en los ordenadores 386 y 486 . Recibe el nombre Fast Page Mode debido a su método de acceso seleccionando primero la página de memoria . Existen versiones de esta memoria a 70 y 60 nanosegundos, siendo necesario que tenga 60 nanosegundos para trabajar correctamente en los ordenadores con bus de sistema a 66 MHz .

- EDO RAM: la memoria EDO ( Extended Data Out ) es una memoria DRAM que ofrece mayor velocidad que la FPM DRAM, disminuyendo el número de ciclos de reloj que se necesitan para acceder al contenido de las celdas de memoria . Existen versiones de ésta a 70, 60 y 50 nanosegundos, siendo conveniente comprar memoria EDO RAM de 60 ó 50 nanosegundos para trabajar sin tiempos de espera en los ordenadores con bus a 66 MHz . La EDO RAM es la memoria utilizada en la mayoría de los procesadores actuales, aunque actualmente está perdiendo terreno a favor de la memoria SDRAM . El precio aproximado de la memoria EDO RAM son 500 pesetas por megabyte .

- SDRAM: la SDRAM ( Synchronous Dynamic RAM ) o DRAM síncrona es un tipo de memoria que gestiona todas las entradas y salidas de memoria sincronizadas con el reloj del sistema, lo que aumenta el rendimiento global del ordenador . Además, es más barata de fabricar que la EDO DRAM, por lo que poco a poco está sustituyéndola en los ordenadores más modernos . Frente a las 500 pesetas por megabyte de la EDO RAM, el precio aproximado de la SDRAM son 400 pesetas por megabyte . Si desea memoria SDRAM para los nuevos procesadores con bus a 100 MHz, tiene que adquirir memoria SDRAM que siga la especificación PC100, que está preparada para trabajar a esas velocidades . En caso contrario, no sólo trabajarí con tiempos de espera, sino que probablemente el ordenador no funcionará . Por tanto, si está pensando adquirir memoria que le sirva en el futuro, compruebe que es SDRAM PC100 .

Módulos de memoria

Además del tipo de memoria, el otro factor importante a la hora de adquirir RAM es el módulo de memoria, es decir, el empaquetado, tamaño y forma física en el que se distribuye la memoria . Actualmente, la memoria se distribuye en forma de unas pequeñas tarjetas que siguen el estándar SIMM o el estándar DIMM ( véase figuras adjuntas ) . Cada una de éstas contiene 8, 16, 32, 64 ó 128 MB . Puesto que la memoria RAM se introduce en ranuras de la placa madre del ordenador, usted ha de adquirir módulos SIMM o módulos DIMM según el tipo de ranuras que soporte su placa madre ( ranuras para SIMM o para DIMM ) .

El estándar SIMM ( Single In-line Memory Module ) empaqueta la memoria en tarjetas con 72 patillas o contactos ( pins ) , mientras que los módulos DIMM ( Dual In-line Memory Module ) se presentan en tarjetas con 168 patillas . Los módulos SIMM se han de actualizar por pares, es decir, hay que quitarlos e introducirlos de dos en dos, lo que siempre es un poco molesto . Por el contrario, los módulos DIMM se pueden introducir sueltos y pueden ser de cualquier tamaño, por ejemplo, un ordenador puede tener un DIMM de 32 MB y otro DIMM de 64 MB . Finalmente, señalar que también existen módulos SODIMM ( Small Outline DIMM ) , que son DIMM con 72 patillas en vez de 168, para ocupar menos espacio y que se suelen utilizar en los ordenadores portátiles .

Procesador Velocidad ( MHz ) Zócalo Caché Caché Velocidad L1 L2 caché L2

Familia Intel

Pentium Pro 150, 166, 188, 200 Socket 8 16 K 256 K / 1MB Igual reloj

Pentium MMX 150, 166, 200, 233 Socket 7 32 K 512 K* 60, 66 MHz

Pentium II 266, 300, 333 Slot 1 32 K 512 K Mitad reloj

Celeron 266 Slot 1 32 K No tiene N/A

Familia AMD

K6 166, 200, 233, 266 Socket 7 64 K 512 K* 66 MHz

Familia Cyrix

6x86MX 166, 200, 233 Socket 7 64 K 512 K* 60, 66, 75 MHz

MediaGX 133, 150, 180 PCI 16 K No tiene N/A

Los ordenadores no son entes autónomos, sino que están preparados para conectarse al exterior y poder instalar periféricos y otros dispositivos . Para esta conexión exterior los ordenadores incluyen buses y puertos .

Los ordenadores incluyen varias ranuras de expansión dentro de la placa madre para la instalación de dispositivos internos . Estas ranuras de expansión se comunican con el procesador a través de un bus ( una línea de datos ) —más exactamente, el bus de datos comunica las ranuras de expansión con el chipset de la placa madre, el cual pasa los datos al procesador— .

 Existen varios estándares de buses, cada uno de los cuales ofrece características y velocidades diferentes . Algunos de éstos son ya obsoletos, como EISA, VESA o MCA ( Microchannel Architecture ) y los más utilizados actualmente son ISA, PCI y AGP . Es importante señalar que cada estándar de bus presenta ranuras de expansión diferentes en tamaño y número de conectores; por tanto, las tarjetas son específicas para cada bus . Es decir, una ranura ISA sólo acepta tarjetas ISA y no tarjetas PCI o AGP . Por esta razón, los fabricantes desarrollan a veces diferentes versiones de una misma tarjeta según el bus al que se conecta .

ISA ( Industry Standard Architecture ) es el bus estándar heredado del IBM PC AT que se ha ido manteniendo durante la última década como estándar en los PC . El bus ISA trabaja a una velocidad de 8 MHz ( 8 millones de ciclos por segundo ) enviando datos de 16 bits, lo que permite alcanzar una velocidad de transferencia máxima de hasta 16 MB/seg ( 8 MHz x 2 bytes )

. Algunos ordenadores todavía tienen ranuras ISA cortas ( 8 bits ) , aunque la mayoría de los ordenadores modernos presentan ranuras ISA largas ( 16 bits ) . El bus ISA tiene actualmente un amplio uso, pues una gran parte de los dispositivos habituales se presentan en tarjetas para bus ISA, por ejemplo, los módems internos o las tarjetas de sonido . Esto quiere decir que el bus ISA sigue siendo necesario en los ordenadores actuales, pero estamos viviendo el comienzo de su desaparición y, sin ir más lejos, la especificación PC 99 propone un ordenador que carece de ranuras ISA ( siendo sustituidas completamente por ranuras para bus PCI ) .

PCI ( Peripheral Component Interconnect ) es un bus local que trabaja a 33 MHz enviando datos de 32 bits, lo que permite una velocidad máxima de 133 MB/seg ( 33 MHz x 4 bytes ) , que supera ampliamente la velocidad del bus ISA —por supuesto, si hay varios dispositivos en el bus PCI tienen que compartir esa velocidad máxima entre sí— . En la actualidad prácticamente todas las tarjetas de vídeo trabajan sobre bus PCI para aprovecharse de su gran velocidad y acelerar el procesamiento gráfico, que es uno de los cuellos de botella más importantes de un ordenador . Durante 1998 vamos a vivir una explosión definitiva de PCI, que será utilizado no sólo para tarjetas de vídeo y tarjetas de red, sino para otros dispositivos habitualmente implementados en bus ISA, como las tarjetas de sonido . Si está pensando en comprar un ordenador, compruebe que tiene al menos 3 ranuras PCI ( preferiblemente, 4 ) .

AGP ( Advanced Graphics Port ) es un bus de reciente aparición que se utiliza exclusivamente para tarjetas de vídeo . Como hemos comentado anteriormente, el procesamiento de instrucciones 2D y 3D suele ralentizar el rendimiento global del ordenador, por lo que resulta buena idea sacar el adaptador gráfico fuera del bus PCI y situarlo en un bus independiente de alta velocidad . AGP trabaja a una velocidad de 66 MHz enviando datos de 32 bits, lo que ofrece un ancho de banda máximo de 266 MB por segundo ( 66 MHz x 4 bytes ) . Este modo de trabajo se conoce como AGP x1, existiendo también el modo AGP x2, en el que se envían datos en los dos flancos del reloj de 66 MHz ( flanco de subida y flanco de bajada ) , permitiendo una velocidad efectiva máxima de 528 MB/seg ( 66 MHz x 2 flancos x 4 bytes ) .

 Algunas tarjetas gráficas están diseñadas para trabajar únicamente en modo AGP x1 y otras en ambos modos . Además de aumentar la velocidad de transferencia de los datos, utilizar una tarjeta de vídeo en bus AGP tiene la ventaja de que no hay que compartir el ancho de banda del bus AGP con ningún otro dispositivo, pues los ordenadores sólo tienen una ranura AGP y en ella sólo se introduce la tarjeta gráfica . Por otra parte, el bus AGP permite acceder a la memoria RAM a alta velocidad, de forma que se puede usar la memoria RAM para almacenar texturas, buffers y otros datos que antes requerían la siempre más escasa memoria vídeo .

Mientras que las ranuras de expansión de los buses de E/S se utilizan para conectar dispositivos internos en forma de tarjeta, los puertos permiten la conexión de dispositivos externos como teclado, ratones o impresoras . En la mayoría de los ordenadores tiene que haber un puerto paralelo y dos puertos serie . El puerto paralelo sigue el estándar Centronics y se usa generalmente para conectar una impresora, aunque también sirve para algunos dispositivos como las unidades Iomega Zip . Por su parte, los puertos serie siguen el estándar RS-232-C y casi todos implementan una UART 1650 o superior que permite comunicarse a altas velocidades . Algunos ordenadores también incorporan un puerto mini-DIN para el ratón, lo que siempre es útil pues deja libre un puerto serie, además de un puerto mini-DIN para el teclado .

La innovación más importante en los puertos y conectores externos viene de la mano del estándar USB ( Universal Serial Bus ) , desarrollado por Compaq, Digital, IBM, Intel, Microsoft, NEC y Northern Telecom para simplificar la conexión de periféricos . En la actualidad existen muchos ordenadores que implementan puertos USB donde se pueden conectar dispositivos como monitores, cámaras de vídeo, escáneres o altavoces .

 Es muy importante señalar que cada dispositivo USB no se conecta directamente a un puerto USB del ordenador, tal como hay que hacer con los dispositivos del puerto serie, sino que el bus USB crea una cadena de dispositivos similar a los dispositivos SCSI; es decir, el primer dispositivo USB se conecta al puerto USB del ordenador, el segundo dispositivo USB se conecta al primer dispositivo USB, etc .

 Por tanto, un dispositivo USB suele tener como mínimo dos conectores USB, uno para poder conectarse al dispositivo anterior y el otro para conectarse al siguiente . De todas formas, no es necesario crear siempre una cadena, por ejemplo, un monitor puede tener 4 conectores USB, uno para el ordenador y los otros tres para dispositivos que usted desee conectar directamente al bus USB .

El bus USB permite hasta 127 dispositivos, con la ventaja de que se pueden instalar y quitar “en caliente”, es decir, sin necesidad de apagar el ordenador, pues se reconfiguran automáticamente . Además, una de las principales ventajas de USB es que no necesita que el usuario configure IRQs, direcciones de E/S o canales DMA, lo cual elimina uno de los principales problemas al instalar físicamente un dispositivo . Si el dispositivo no exige mucha potencia eléctrica, el propio bus USB puede suministrar dicha corriente, lo cual elimina un cable más estorbando en su mesa de trabajo . Finalmente, señalar que USB ofrece una velocidad máxima de 12 Mbits por segundo .

Aunque es ahora cuando están empezando a aparecer los dispositivos USB, si está pensando comprar un ordenador nuevo ( o una placa madre ) compruebe que posee conectores USB, pues serán muy utilizados durante 1998 y 1999 .

El sistema de vídeo está formado por la tarjeta gráfica y el monitor, que trabajan juntos para ofrecer la mejor imagen posible . El rendimiento global del sistema de vídeo depende del rendimiento de cada uno de estos componentes, por lo que no tiene sentido utilizar un buen monitor si la tarjeta gráfica es mala o viceversa .

Las características principales a la hora de elegir una tarjeta gráfica son las siguientes: procesador gráfico, interfaz de conexión ( PCI ó AGP ) , memoria de vídeo, resoluciones y frecuencias soportadas, velocidad del RAM DAC y aceleración 2D/3D .

- Procesador gráfico: el procesador gráfico es un chip integrado en la tarjeta que determina las capacidades del adaptador . Existen tarjetas de diferentes fabricantes que implementan el mismo procesador gráfico, ofreciendo un rendimiento similar . Algunos de los procesadores gráficos más comunes son la familia Virge de S3, los Rage II+ y Rage Pro de ATI, los conocidos MGA de Matrox, la familia Permedia de 3D Labs o el Riva 128 de Nvidia . El procesador gráfico determina las características de aceleración 2D y 3D de la tarjeta gráfica, si bien un mismo procesador gráfico puede ofrecer un rendimiento muy variable dependiendo del tipo de memoria al que acceda . Las funciones de aceleración 2D generalmente soportadas incluyen la copia de bloques de pantalla, el relleno de zonas de pantalla con un determinado color o mapa de bits, la generación de un cursor por hardware, el escalado de imágenes durante la reproducción de vídeo digital, etc . En el campo de los gráficos 3D se suele soportar el render de puntos, líneas y triángulos 3D, generándose objetos complejos mediante la combinación adecuada de triángulos sobre los que se aplican mapas de bits como texturas . Sin embargo cada procesador soporta estas características de distinta forma, con funciones adicionales propias de cada chip .

- RAM DAC: el chip RAM DAC es el encargado de convertir la información digital contenida en la memoria de vídeo a formato analógico, de forma que la tarjeta pueda conectarse a la entrada de vídeo analógico con que cuentan todos los monitores convencionales . La frecuencia de reloj a la que funciona el RAM DAC determina las resoluciones que es posible obtener, existiendo distintos modelos de diversa calidad que soportan frecuencias de 135 a 250 MHz . En los procesadores gráficos más recientes este componente se encuentra integrado en el propio acelerador 2D/3D .

- Memoria vídeo: la memoria vídeo sirve para almacenar los datos que se muestran en el monitor . La cantidad de memoria de vídeo define la resolución máxima y el número de colores con la que puede trabajar el sistema de vídeo . En una tabla adjunta se puede ver las resoluciones y colores permitidos según la cantidad de memoria vídeo . Elija la memoria vídeo de su tarjeta según la resolución a la que desea trabajar . Otra cuestión importante es el tipo de memoria utilizado en la tarjeta . Si se desea contar con una tarjeta económica que proporcione un rendimiento decente será suficiente con una placa que utilice memoria EDO RAM . Si por el contrario es preciso obtener un buen rendimiento, tanto 2D como 3D, debe buscarse una placa que use memoria SDRAM o SGRAM, ya que este tipo de memorias proporcionan un ancho de banda más elevado que la EDO RAM ( este aspecto es fundamental a la hora de conseguir un rendimiento 3D elevado ) . Si además se desean usar resoluciones muy altas con una elevada frecuencia de refresco, será preciso decantarse por un adaptador gráfico basado en memoria WRAM o VRAM, ya que dichas memorias disponen de dos puertos, lo que permite el acceso simultáneo del DAC y del procesador gráfico .

- Bus PCI o AGP: la mayoría de las tarjetas gráficas utilizan el bus PCI, pero también existen tarjetas gráficas para bus AGP que ofrecen una mayor velocidad ( consulte el artículo Buses y puertos ) . Lo primero que hay que dejar claro es que la principal utilidad del bus AGP reside en que proporciona una comunicación de alta velocidad ( hasta 133 MHz según la actual especificación ) para acceder a las texturas almacenadas en la memoria RAM del sistema . Esto hace posible que las aplicaciones que usen aceleración 3D por hardware almacenen las texturas en la RAM de la placa base y no en la de la tarjeta gráfica, la cual suele tener un tamaño mucho más limitado . Aunque una tarjeta AGP sólo se aprovecha en las aplicaciones 3D, si su ordenador soporta AGP es preferible comprar una de estas tarjetas, pues su precio es similar al de las tarjetas PCI .

- Conectores TV y vídeo: algunas tarjetas gráficas incluyen un sintonizador de TV para ver los diferentes canales de televisión en el monitor .

Los usuarios que vayan a utilizar aplicaciones de oficina no requieren una resolución superior a 1024 x 768 y pueden ver satisfechas sus necesidades con una tarjeta gráfica 2D sin capacidades 3D . Por ejemplo, una tarjeta basada en un procesador gráfico S3 Virge ó S3 Trio64V+ ( 10 . 000 pesetas ) o, si desea una tarjeta de marca, la Matrox Mystique ( 15 . 000 pesetas ) . Los usuarios domésticos que deseen una buena aceleración 2D y el mejor rendimiento posible en 3D tendrán dos opciones: una tarjeta gráfica AGP con 4 MB, cuyo precio ( para bus PCI o AGP ) , suelen rondar las 30 . 000 pesetas o, si no le importa instalar dos placas, una dedicada a gráficos 2D y otra a gráficos 3D, como aceleradora 3D la mejor opción disponible son las tarjetas basadas en el chipset Voodoo ( 25 . 000 pesetas ) o Voodoo 2 ( 50 . 000 pesetas ) . Finalmente, los usuarios que exigen un rendimiento alto en gráficos 3D y soporte OpenGL para entornos CAD y 3D profesional, necesitarán una tarjeta de 8 MB de memoria vídeo, con memoria tipo VRAM o WRAM, un DAC de 230 ó 250 MHz y, quizá, dos o más procesadores 3D . El precio de estas tarjetas supera las 100 . 000 pesetas .

El monitor es uno de los pocos componentes de un ordenador que puede acompañarnos muchos años, por lo que merece la pena invertir algo más de dinero en él . Sin embargo, es más habitual lo contrario, es decir, comprar la máquina más potente posible, a costa de reducir la calidad y el tamaño del monitor . Por muy buen ordenador que se compre no pasarán muchos años antes de que se quede pequeño, mientras que el monitor se podrá seguir utilizando con el siguiente ordenador, y con otro y otro . Por ello, sólo podemos recomendar que se adquieran monitores de calidad, incluso para las economías más modestas será una buena inversión .

- Tamaño: el primer factor a tener en cuenta a la hora de comprar un monitor es, evidentemente, su tamaño . Para un uso escaso del ordenador o para aplicaciones poco exigentes con los gráficos bastará un modelo de 15” o como mucho 17” . Si, por el contrario, se va a dedicar al diseño gráfico, autoedición, CAD, o similar, será necesario un modelo de 17”, pero la reciente aparición de monitores de 19” los hace más aconsejables como nivel de inicio para profesionales de la imagen . Estos monitores permiten una mayor resolución y área de visualización ocupando un espacio casi igual al de las versiones de 17”, y con un precio sólo algo superior . Los más exigentes requerirán equipos de 20”, 21” o, incluso, 24” .

- Resolución máxima: es importante saber a qué resoluciones puede trabajar el monitor y, sobre todo, cuál es su velocidad de refresco máxima en cada resolución . Esta velocidad de refresco mide las veces que se refresca la pantalla para mostrar la imagen y para ofrecer una imagen clara y sin parpadeo se necesita una frecuencia superior a 75 Hz .

- Tamaño del punto: una vez decidida la medida de la diagonal de pantalla y la resolución que precisamos, hay que fijarse en el ancho de punto . Estos tres factores están muy relacionados, pues cuanto más pequeña sea una pantalla y más gruesos sus puntos, menos resolución podrá alcanzar con resultados de calidad . En la gráfica puede ver la resolución que se puede alcanzar para cada tamaño de punto, según la medida de la pantalla . En rojo aparecen las resoluciones recomendadas .

Tecnología del tubo: actualmente existen tres tecnologías de tubos de rayos catódicos: de máscara de sombra Invar, de rejilla de apertura, y el CromaClear de NEC . Los tubos de máscara de sombra proporcionan una excelente convergencia, pero la pantalla es un segmento de esfera, por lo que tiene una cierta curvatura en cualquier dirección . Los de rejilla de apertura ( Sony Trinitron y Mitsubishi Diamondtron ) son segmentos de cilindro, por lo que sólo tienen curvatura en sentido horizontal, lo cual proporciona una imagen más plana . Los más recientes son los CromaClear de NEC . Esta tecnología pretende combinar las ventajas de las dos anteriores, consiguiendo un elevado contraste y buena nitidez en las esquinas .

- Altavoces y micrófonos: si quiere ahorrar espacio, puede comprar algún modelo que incluya altavoces y micrófono integrados . No obtendrá la misma calidad de sonido que con una buena pareja de altavoces independientes, pero según el uso que le vaya a dar puede ser suficiente .

- Conectores: la conexión SVGA puede ser insuficiente si piensa utilizar elevadas resoluciones, en ese caso es preferible usar cinco conectores BNC para separar las señales y evitar efectos indeseables a altas frecuencias . Además, también tenga en cuenta que hay monitores que incluyen un concentrador USB ( hasta tres o cuatro conectores USB ) .

Ya se han decidido los parámetros que van a delimitar la compra, y sólo resta fijarse en los detalles que podrá apreciar sentado frente al monitor . Defectos de convergencia, enfoque, moiré o geometría pueden echar a perder el que, según el catálogo, debería ser el mejor de los monitores . Intente que le dejen ver funcionando el monitor antes de comprarlo

Memoria vídeo necesaria

640 x 480 800 x 600 1 . 024 x 768 1 . 280 x 1 . 024 1 . 600 x 1 . 200

8 bits ( 256 colores ) 300 KB 468 KB 768 KB 1,2 MB 1,8 MB

16 bits ( 65 . 000 colores ) 600 KB 937 KB 1,5 MB 2,5 MB 3,7 MB

24 bits ( 16 millones colores ) 900 KB 1,4 MB 2,3 MB 3,8 MB 5,6 MB

32 bits ( 16 millones coloresy canal alfa ) 1,2 MB 1,8 MB 3,0 MB 5,1 MB 7,5 MB

Un factor fundamental en la elección de una unidad de almacenamiento, sea del tipo que sea, es el bus de conexión, que transporta los datos desde el disco duro hasta el bus de datos del ordenador . A grandes rasgos, podemos distinguir tres tipos de protocolos o buses de disco: EIDE, UltraDMA y SCSI . Los dos primeros están integrados dentro de la propia placa madre ( generalmente, a través del chipset ) , mientras que en el caso de SCSI se suele utilizar un adaptador SCSI en forma de tarjeta que se instala en una ranura de expansión del ordenador —aunque también puede estar integrado en la placa madre— .

-EIDE: el bus EIDE permite una velocidad máxima de transferencia de 16,6 MB/segundo, usándose para conectar discos duros y unidades CD-ROM . EIDE permite conectar hasta 4 dispositivos, dos de ellos que trabajan sobre el bus ISA ( unidades CD-ROM ) y otros dos que trabajan sobre el bus PCI ( discos duros ) .

- Ultra DMA: este estándar, conocido también como Ultra ATA, Ultra EIDE o Ultra DMA/33, es una variante de EIDE que posibilita doblar la velocidad del bus de 16,6 MB/s a 33 MB/s, pues permite enviar los datos en los dos flancos del ciclo de reloj que gobierna el bus EIDE . En las placas madre cuyo chipset soporta Ultra DMA se pueden conectar los nuevos discos duros Ultra DMA o los antiguos EIDE —aunque en este último caso trabajando a la velocidad de EIDE— .

- SCSI: el protocolo SCSI ofrece las mejores prestaciones y es el más adecuado cuando se requiere una transferencia de disco muy alta ( por ejemplo, en la edición de vídeo ) , además de permitir conectar hasta 7 dispositivos en una controladora normal . SCSI ha ido evolucionando a través de los años, utilizándose diferentes versiones del protocolo que han aparecido con los nombres SCSI-1, SCSI-2 y SCSI-3 . Sin embargo, lo importante de SCSI son los diferentes estándares SCSI que se recogen en una tabla adjunta .

- Canal de fibra: también llamado FC-AL ( Fibre Chanel Arbitrated Loop ) y SCSI-FCP . Está basado en el protocolo SCSI-3 y es el futuro del SCSI, aunque en superordenadores se viene utilizando desde 1995 . Se trata de una conexión serie que puede utilizar fibra óptica y soportar transferencias de hasta 100 MB/s ( más adelante alcanzará 400 MB/s ) , conectando hasta 126 dispositivos . De momento está dando sus primeros pasos en el entorno PC, por lo que no hay muchos dispositivos donde elegir y resultan caros .

¿ Qué bus de disco utilizar ?

 Sólo para el CD-ROM y el disco duro, no será necesario recurrir al bus SCSI si no se dispone ya de la controladora . Pero si se piensan incluir varios dispositivos, más vale decantarse por el bus SCSI desde un principio . A él podremos conectar no sólo unidades de almacenamiento, sino también escáneres, impresoras, etc . , y con mayor velocidad y versatilidad que el EIDE .

Unidades removibles

La variedad de discos extraíbles, sus formatos, capacidades, y velocidades, es tan amplia, que podríamos dedicar una revista entera a hablar de ellos . Desde los discos Iomega Zip de 100 MB, hasta los Pinnacle APEX de 4,6 GB se pueden encontrar unidades para cualquier necesidad . Los más pequeños son apropiados para sustituir a los disquetes convencionales, mientras que los de mayor capacidad se pueden usar como copia de seguridad, para intercambio de grandes cantidades de información, archivo definitivo, e incluso como disco de trabajo . En general son más rápidos los de tipo magnético que los magneto-ópticos, siendo los más recomendables, por su velocidad e implantación, las unidades de Iomega: el Zip de 100 MB y el nuevo Jaz de 2 GB . También los magneto-ópticos, especialmente los de 230 MB están muy difundidos, aunque en la plataforma PC algo menos que en otras . En cuanto a la conexión, dado que no suelen estar en todos los ordenadores, son más aconsejables los modelos externos y SCSI mejor que paralelo .

Discos duros

Los criterios más importante para elegir un disco duro son: capacidad, interfaz, transferencia de datos sostenida y velocidad de rotación . La capacidad debe ser lo más grande posible, pues cada nuevo programa o sistema operativo ocupa mucho más que los anteriores . Actualmente los discos entre 4 y 6 GB son una buena opción, y existen modelos IDE de hasta 12 GB o SCSI en torno a 20 GB, pero su precio se dispara en comparación con los anteriores . En cuanto a la interfaz, habrá que elegir entre EIDE/UDMA y SCSI según lo comentado en las líneas anteriores, quedando sin ninguna opción los discos EIDE que no sean Ultra DMA .

La velocidad de transferencia de datos está limitada por características mecánicas, como el tiempo medio de búsqueda ( tiempo que tarda la cabeza en colocarse en determinado cilindro ) y el tiempo de latencia rotacional ( tiempo que tarda en localizar un sector de la pista ) . El tiempo de latencia rotacional depende básicamente de la velocidad de rotación, por lo que cuanto más rápido gire un disco, mayor será su velocidad de transferencia . Los discos SCSI más rápidos giran a 7 . 500 o 10 . 000 r . p . m . , lo cual genera un calor considerable que habrá que evacuar debidamente . Otras características, como la caché, no son demasiado relevantes pues, debido al modo de funcionamiento de los discos, no se puede decir que cuanta más caché más rápido vaya a ser . Generalmente esta memoria esta optimizada para conseguir la mejor relación precio/prestaciones .

Unidades CD-ROM

Los lectores de CD más rápidos que existen hoy en día ofrecen una velocidad máxima de x34 ( 5 . 100 KB/s ) , pero estas cifras son para el mejor de los casos, y tan sólo se cumplen en una zona determinada del disco ( la más exterior ) y en lecturas secuenciales . Según nos aproximamos al interior, la velocidad de transferencia va decreciendo, en beneficio del tiempo de acceso . Además, las lecturas secuenciales sólo se producen cuando se leen ficheros muy grandes . Por tanto estos CD tan rápidos sólo serán aconsejables para aquellas personas que trabajen con archivos multimedia, o que instalen grandes programas con frecuencia . El resto no notarán mucha diferencia entre usar un x20 y un x34 . A la hora de elegir un CD-ROM hay que fijarse en que sea capaz de soportar todos los formatos de disco del mercado . Para ello debe cumplir la especificación MultiRead, que garantiza su correcto funcionamiento incluso con CD-RW .

También habrá que buscar un modelo que soporte extracción digital de audio, importante cuando se quiere copiar una pista de audio al disco duro sin pérdidas de calidad . Los lectores más habituales cargan el disco mediante una bandeja motorizada y, en algunos casos, pueden montarse en posición vertical . Menos frecuentes son los CD-ROM con Caddy, o bandeja externa

. Este método resulta más cuidadoso con los discos, pero también más incómodo . Recientemente, han aparecido las primeras unidades slot-in, en las cuales el CD se introduce igual que en una disquetera, lo cual puede causar mayor riesgo de arañazos .

Grabadoras CD-ROM

Como decíamos, las grabadoras ( y los CD-R ) han bajado su precio hasta tal punto que se están convirtiendo en una opción cada vez más habitual . Si decide comprar uno de estos dispositivos, olvídese de aquellos modelos que no soporten discos reescribibles . Una unidad reescribible le permitirá, por poco dinero más, sustituir a tres dispositivos: el lector de CD, la grabadora de CD-R y el disco extraible . Como lectores resultan algo lentas, por lo que es mejor no prescindir del CD-ROM e incluir ambos . Además, así podrá hacer duplicaciones de CD a CD más rápidamente

. La posibilidad de escribir un disco una y otra vez, y que pueda ser leído en otros ordenadores, con la única condición de que tengan un lector de CD MultiRead ( más barato que cualquier extraible ) lo convierten en una opción excelente para intercambiar grandes volúmenes de información . Los modelos más rápidos del mercado alcanzan x4 en grabación de CD-R y x6 en lectura, aunque en la grabación de CD-RW todos se quedan en x2 .

DVD

En realidad, casi puede olvidarse de lo que ha leído sobre los CD-ROM, pues actualmente ya se encuentran en el mercado lectores de DVD de segunda generación que aventajan en mucho a los de CD, el único inconveniente es que cuestan aproximadamente el doble que un CD-ROM de la misma velocidad . Los DVD de segunda generación son capaces de leer cualquier formato de CD, incluidos los CD-R y CD-RW . Además, pueden leer los nuevos discos DVD de 4,7 a 17 GB, para lo cual deben soportar lectura de discos de doble capa . Si, además, añade una descompresora de MPEG-2 en su sistema, podrá disfrutar de la alta calidad de las películas DVD-Vídeo . En cuanto a la velocidad pueden reproducir DVD a 2,76 MB/s y CD-ROM a unos x20 ( 3 MB/s ) . En cualquier caso es el futuro, y no tardará en reemplazar al CD-ROM, así que, si va a comprar un CD, mejor cámbiese ya al DVD . También existen dispositivos de grabación de DVD, pero aún están en pañales . Los primeros DVD-RAM pueden grabar hasta 5,2 GB en un disco de doble capa que soporta hasta 1 . 000 . 000 de escrituras . Esto es una excelente opción como unidad extraible de almacenamiento masivo, pero, por el momento, nada más . Su mayor problema es que no puede grabar CD-R ni CD-RW, por lo que pierde el beneficio del enorme parque de lectores de CD instalados . Hasta que el DVD se extienda, será un formato tan útil como cualquier otro disco extraible, con la ventaja de su gran capacidad . En este caso, debemos recomendar la grabadora de CD-RW en lugar de la de DVD . Así pues, la mejor combinación será un lector de DVD-ROM de segunda generación, con su correspondiente tarjeta descompresora de MPEG-2 para sacar el máximo partido, y como dispositivo de grabación un CD reescribible de x4/x6 .

Estándar SCSI Velocidad Ancho Velocidad efectiva de datos de transferencia

SCSI 5 MHz 8 bits 5 MB / segundo

Fast SCSI 10 MHz 8 bits 10 MB / segundo

Wide SCSI 5 MHz 16 bits 10 MB / segundo

Fast Wide SCSI 10 MHz 16 bits 20 MB / segundo

Ultra SCSI 20 MHz 8 bits 20 MB / segundo

Ultra Wide SCSI 20 MHz 16 bits 40 MB / segundo

Ultra2 SCSI 40 MHz 8 bits 40 MB / segundo

Ultra2 Wide SCSI 40 MHz 16 bits 80 MB / segundo

SCSI-FCP 1 GHz 1 bit 100 MB / segundo

TODO SOBRE LAS MEMORIAS

Los avances tecnológicos y estructurales proporcionan al usuario de ordenadores personales nuevos equipos más potentes y económicos . Sin embargo, la velocidad con la que aparecen estos avances y la rapidez con que quedan obsoletos, hace casi imposible al usuario encontrar información acerca de estas nuevas tecnologías, su funcionamiento, su implicación en el sistema y las mejoras que realmente aportan . Este artículo pretende recopilar y analizar las mejoras aparecidas en uno de los subsistemas más importantes del ordenador, y que mas innovaciones, aparentemente, sufre: el subsistema de memoria .

Caché Nivel 1

El caché de nivel 1 ( Level 1 ) es una memoria incluida dentro del chip microprocesador, formando parte de él, con el objetivo de acelerar al máximo la transferencia entre el microprocesador y la memoria . Con esta arquitectura se consigue que el tiempo de acceso se reduzca a un ciclo de reloj del procesador . También, con el objetivo de aumentar la tasa de aciertos, podemos encontrar que la memoria de nivel 1 se encuentra dividida en dos memorias, una para datos, y otra para código .

El caché de nivel 1 está formado por memoria estática ( SRAM ) . Las características más importantes de este tipo de memoria son; su bajo tiempo de acceso y su alto coste . Este último factor impide que éstas memorias se utilicen en todos los tipos de y su uso se limite a la memoria caché, disponiendo los ordenadores de un tamaño reducido, si se compara con la memoria principal .

En una de las tablas adjuntas se puede ver la cantidad de memoria caché de nivel 1 incluida en algunos de los principales procesadores comerciales .

Caché de nivel 2

Para este nivel se utilizan también memorias SRAM, pero su tamaño es superior al de las memorias de nivel 1 . La tendencia actual es, con los mismos objetivos que en el nivel 1, incluir estas memorias dentro del chip microprocesador, aunque no forman parte del mismo, sino que se encuentran dentro del mismo encapsulado, conectadas al microprocesador mediante un bus propio . Sin embargo, su tamaño puede hacen inviable su inclusión dentro del mismo encapsulado . En estos casos, la caché de nivel 2 suele estar conectada al bus de memoria o sistema .

En las memorias hay dos características temporales importantes . El tiempo de acceso, que es el tiempo que se tarda en realizar una escritura o una lectura, y el tiempo de ciclo, que es el tiempo que pasa desde que se inicia un acceso hasta que se puede iniciar el siguiente . El tiempo de ciclo suele ser ligeramente superior al tiempo de acceso, pero los dos están relacionados .

Tradicionalmente se ha dado mayor importancia al tiempo de acceso, pero la dinámica de las memorias cachés, con accesos en ráfagas, ha dado mayor importancia al tiempo de ciclo . Esto ha propiciado la aparición de mejoras estructurales en las memorias, que pretenden mejorar el tiempo de lectura o escritura de un bloque de datos, y no de un dato individual, sin modificar la estructura de almacenamiento de la memoria, consiguiendo así un aumento de prestaciones en un caso particular, y muy frecuente, sin elevar excesivamente el precio . A continuación se presentan tres técnicas que se utilizan en los chips de memoria caché actuales .

SRAM Síncrona: Las memorias SRAM síncronas están gobernadas por una señal de reloj, de forma que todas las operaciones suceden -inician o acaban- desde la misma referencia . Esto no aporta mejores prestaciones, pero sí simplifica enormemente el diseño de sistemas de altas prestaciones, ya que una única señal ( el reloj del sistema ) gobierna todos los dispositivos involucrados . La ventaja de estas memorias viene proporcionada por lo que podríamos llamar su funcionamiento automático, guiado por la señal de reloj, por lo que no es necesario ocuparse de generar las señales de control, aunque la mayoría de memorias disponen de ellas .

SRAM Burst: Las memorias de tipo burst ( ráfaga ) incluyen un circuito contador que permite generar a la propia memoria la dirección a que debe acceder, consiguiendo de esta forma accesos en ráfagas . El funcionamiento es el siguiente: el microprocesador proporciona una dirección de memoria . Esta dirección debe propagarse por el bus hasta la memoria, decodificarse y acceder a la posición correspondiente . Si se ha indicado que se trata de un ciclo de lectura burst, la memoria, una vez ha obtenido el primer dato, incrementa la dirección y vuelve a acceder . De esta forma se evita el tiempo de propagación de las señales por el bus y el tiempo de decodificación de la dirección . En el cronograma de la figura 1 podemos ver el funcionamiento de estas memorias . El primer acceso es penalizado por la necesidad de circuitería añadida .

La longitud del acceso, número de palabras leídas o escritas en un ciclo burst, viene limitado por el tamaño del contador interno de la memoria . El orden en que se accede a las posiciones de memoria puede ser desordenado o lineal, como se muestra en las tablas de la figura 2 . El primer tipo de acceso corresponde al esquema utilizado por los procesadores de Intel, y el segundo a los procesadores de Motorola, ambos con longitud de acceso de 4 palabras .

SRAM Pipeline: Gracias a las dos técnicas anteriores, se consigue que el rellenado de una fila de caché o el acceso a posiciones consecutivas, se realice de forma más rápida . Para mantener esta velocidad cuando se cambia de secuencia, las memorias pipeline incluyen buffers para almacenar la dirección a la que se está accediendo y el dato proporcionado por la memoria . De esta forma, se puede enviar la nueva dirección antes de terminar la lectura, consiguiendo un solapamiento, al no tener que esperar el microprocesador la terminación de un acceso para proporcionar la nueva dirección.

Memoria principal

Si en los dos niveles de memoria anteriores se veía que cada fabricante realizaba su propio diseño, diferente de los demás, en la memoria principal, las diferencias en cuanto a tamaño, esquema de conexión y características son mayores todavía . En lo único que coinciden la gran mayoría es en el tipo de memoria utilizada, la DRAM ( Dynamic RAM ) o dinámica . Esta memoria está construida mediante condensadores, con un tiempo de repuesta para leer o cambiar su valor bastante alto, y con necesidad de refrescar su contenido periódicamente . Esto significa que el tiempo de acceso sea muy lento, comparado con las SRAM ( Static RAM ) o memorias estáticas empleadas en la memoria caché —actualmente una DRAM se encuentra alrededor de los 60 ns ( nanosegundos ) — . Sin embargo, su bajísimo coste las hace indispensables para diseñar los sistemas de memoria principal de los ortdenadores actuales, donde la unidad de medida es el MegaByte, habitualmente con varias decenas de MegaBytes de memoria . Su coste hace poco viable su uso para estos tamaños . Es por ello por lo que aparecen variaciones sobre las DRAM que consiguen mejorar su productividad y los tiempos de acceso en ráfagas .

DRAM convencional: Memoria de acceso aleatoria dinámica . Está estructurada como una matriz, de forma que el controlador de memoria, al recibir una dirección, debe descomponerla en fila y columna . Cada acceso ella requiere que el controlador obtenga la descomposición en fila y columna, direccione la memoria y valide estas direcciones, esperando que la matriz de celdas proporcione el dato . Una vez finalizado el acceso, el controlador invalida la fila y columna y se prepara para el siguiente acceso . La figura 4 presenta el diseño de bloques genérico de una memoria DRAM .

En estas memorias aparecen también los tiempos de acceso y de ciclo, y también, tradicionalmente, se le ha dado mayor importancia al tiempo de acceso . Pero si tenemos en cuenta que en los equipos actuales, quien accede a la memoria principal es la memoria caché, y lo hace en ráfagas, es decir, en accesos consecutivos, parece lógico buscar mejoras estructurales de bajo coste que mejoren el acceso consecutivo a un grupo de posiciones . A continuación se presentan diferentes tipos de memorias con este objetivo, algunas de ellas ya obsoletas, pero cuya mejora se ha aprovechado en las siguientes .

FP RAM: Fast Paged RAM o Fast Page Mode RAM . La estructura interna es idéntica a las DRAM convencionales . Cuando el controlador de memoria recibe una dirección, debe descomponerla en fila y columna, proporcionar estos datos a la matriz de celdas y validarlos . La matriz de celdas proporcionará toda la fila y posteriormente se seleccionará la columna deseada . Si el nuevo acceso se refiere a una posición que pertenece a la misma fila, no es necesario acceder a la matriz, ya que el controlador, al mantener la fila validada, hace que la matriz de celdas mantenga su salida .

Para obtener el dato deseado, sólo hay que direccionar el multiplexor de columna y seleccionar las que se desean . De esta forma se elimina el tiempo de acceder a la matriz de memoria .

Mediante este tipo de acceso no se mejoran los tiempos a posiciones individuales y separadas de memoria, pues el controlador debe proporcionar para cada una de ellas la fila ( y esperar la respuesta de las celdas ) y la columna ( y esperar la respuesta del multiplexor ) . Sin embargo, si se realizan accesos a posiciones de memoria que se encuentran consecutivas o en la misma fila, el tiempo de acceso se reduce al tiempo de respuesta del multiplexor . Esta es precisamente la forma en que nuestra memoria caché accederá a memoria principal

EDO RAM: Extended Data Out RAM . También llamadas Hyper Page Mode . Son un subconjunto de las FPM, pero que consiguen reducir el tiempo de acceso de éstas mediante la utilización de un buffer, en el cual se mantiene el dato al que se acaba de acceder . La inclusión de un buffer en la salida que almacena el resultado del acceso, hace posible que el dispositivo lector envíe una nueva dirección mientras todavía realiza la lectura del acceso anterior .

De esta forma, en el momento en que esta lectura ha terminado —es decir, se han activado las entradas del lector y su valor ha sido almacenado— la memoria proporcionará en sus salidas el contenido de la nueva dirección, pues se ha solapado la lectura con la decodificación de la nueva dirección y la activación de los circuitos de la memoria . Este tipo de memoria se construye partiendo de la base de las FPM y añadiendo una mínima circuitería, lo que las hace muy competitivas . Sin embargo, al igual que las FPM, no mejoran el tiempo del primer acceso, ya que éste sigue necesitando el acceso a la matriz de celdas, y tampoco mejora el acceso a posiciones totalmente aleatorias . Esta mejora se obtiene sólo en accesos a posiciones consecutivas o pertenecientes a la misma fila . Tampoco ofrecen ninguna mejora respecto a las FPM en los accesos de escritura .

BEDO RAM: Burst EDO DRAM . Esta memoria consiste en una EDO DRAM a la que se le ha añadido la circuitería para conseguir accesos tipo burst, tal como se vio en las memorias SRAM utilizadas para implementar el segundo nivel de caché . Al igual que las SRAM, el acceso puede ser lineal o interpolado, y la mejora sólo se obtiene a partir del primer acceso . Para accesos aleatorios —accesos consecutivos a direcciones no pertenecientes a la misma fila— el tiempo de acceso es el de una memoria DRAM convencional . La frecuencia de transferencia llega hasta los 75 MHZ .

SDRAM: Synchronous DRAM . Estas memorias son muy utilizadas actualmente e incluyen varias técnicas con el objetivo de disminuir el tiempo de ciclo, o lo que es lo mismo, aumentar la frecuencia de acceso, sin tener que modificar la matriz de celdas que caracteriza a todas las memorias de tipo dinámico .

 Estas técnicas son:

- Latencia de CAS programable: la posibilidad de programar este tiempo no aporta mejoras en los tiempos o frecuencias de acceso, pero si proporciona una gran flexibilidad a la hora de utilizar estas memorias en diferentes sistemas, pues permite realizar sencillamente una adecuación de tiempos entre la memoria y el dispositivo que realiza la lectura .

- Sincronización: Mediante la utilización del reloj del sistema para el control de la memoria, se consigue una simplificación en la generación de las señales, tanto de control como de direcciones, y un ligero aumento en las prestaciones, resultado de la eliminación de problemas eléctricos de transmisión .

- Burst: Disponer de accesos burst produce una mejora en los accesos consecutivos como ya hemos visto . El ciclo de burst de estas memorias puede ser definido mediante un registro de modo . En él se puede especificar la longitud del ciclo ( cuántas direcciones genera automáticamente la memoria ) , y el tipo del ciclo ( lineal o interpolado ) .

- Pipeline: Tal como se vio, esta técnica permite generar la nueva dirección antes de terminar el acceso en curso, lo que supone evitar los tiempos de espera producidos al cambiar la fila de la dirección . De esta forma, el tiempo de decodificación de la dirección y acceso a la matriz de celdas desaparece .

- Utilización de bancos independientes . Para almacenar las posiciones de memoria se utilizan un conjunto de matrices de celdas ( habitualmente 2 ó 4 ) . Esto permite acceder a un banco mientras se prepara el siguiente acceso a otro banco simultáneamente .

El principal interés de las SDRAM es que son capaces de alcanzar frecuencias de accesos superiores a los 100 MHz

La técnica de almacenamiento es la misma que una DRAM convencional . Esto supone un precio muy inferior a las SRAM, lo que las hace muy competitivas . Sin embargo, los tiempos de acceso a la matriz de celdas son del orden de las DRAM, por lo que el primer acceso siempre será muy lento en comparación con las SRAM .

Para mejorar el tiempo de ciclo, lo que significa mejorar la frecuencia del flujo de datos, se han incluido en estas memorias todas las técnicas vistas anteriormente junto con más automatismos . Además, se han mejorado levemente los accesos aleatorios, ya que el núcleo sigue siendo una DRAM . La verdadera revolución viene en los accesos consecutivos a grandes bloques, lo que las hace muy convenientes en determinados esquemas . Su comportamiento es ideal en accesos de tarjeta de vídeo, DMA’s, multimedia, y todos aquellos que requieren transferencias de grandes bloques de memoria .

Debido a su alta frecuencia de funcionamiento, podría tenderse a eliminar los niveles inferiores de caché, pero esto sería un error . Estas memorias no alcanzan las velocidades de una memoria de nivel 1 incluida en el encapsulado del microprocesador . Tampoco mejoran los accesos aleatorios de caché de nivel 2 . Sin embargo, es este nivel 2 el que aprovecha la posibilidad de transferir grandes bloques de las SDRAM al realizar transferencias de gran tamaño en la actualización o reemplazo de bloques de caché . Finalmente, señalar que la complejidad de estas memorias hace que su estudio o tratamiento sea diferente a las demás memorias .

Existe otra técnica basada en la utilización de bancos independientes que en teoría mejora aún más las prestaciones y que se utiliza en las memorias SDRAM . Esta técnica es la interpolación . En una memoria con dos bancos no interpolada, las posiciones se encuentran localizadas secuencial y consecutivamente en cada banco . Si se supone que la memoria dispone de 2N posiciones, en el primer banco encontraremos desde la posición 0 hasta la N-1, y en el segundo banco las restantes, desde la N hasta la 2N-1 . Esta distribución es posible verla en la figura 6a . Sin embargo, en una memoria interpolada con dos bancos, las direcciones de memoria se encuentran “salteadas”, tal como se ve en la figura 6b .

Esta distribución permite realizar dos accesos a posiciones consecutivas simultáneamente . Es decir, iniciar un acceso a una posición de memoria en un banco, e inmediatamente, con los mínimos tiempos de espera, iniciar el acceso a la siguiente posición, ya que esta se encuentra en otro banco . Esto es posible gracias a que los dos bancos son completamente independientes en su funcionamiento, pudiendo considerarse casi como dos memorias físicas diferentes .

Estado actual de las memorias

Durante el año 1998 la memoria utilizada será la SDRAM, que ya puede instalarse en muchos equipos desde hace

meses . Sin embargo, ya se encuentran desarrolladas, o lo estarán a lo largo de este año, nuevas memorias con mejores prestaciones, aunque todas siguen la línea marcada hasta ahora . A continuación se presenta una breve descripción de algunas de ellas .

SDRAM II o DDR SDRAM . Double Data Rate SDRAM . Esta memoria es capaz dividir por dos el tiempo de ciclo, al permitir accesos, tanto en el flanco de subida del reloj, como en el flanco de bajada . Esta memoria ya se ha convertido en un estándar oficial, lo que facilitará su uso en los próximos computadores .

RDRAM o Direct Rambus DRAM . Estas memorias, del fabricante Rambus, ofrecen buses de datos reducidos, lo que le permite alcanzar altísimas cotas de transferencia, cercanas a los 500 MHz . Intel participa en su desarrollo, lo que las hace candidatas a ser utilizadas en los próximos ordenadores .

SLDRAM . Son memorias muy similares a la RDRAM, ya que utilizan pequeños buses de datos para alcanzar altas frecuencias de transferencia, incluyendo además un gran número de bancos interpolados, como veíamos en las SDRAM . Están desarrolladas por un grupo de fabricantes de memorias DRAM, lo que las hace muy prometedoras .

CDRAM . Caché DRAM, fabricada por Mitsubishi, combina en su interior tecnología DRAM y SRAM, incorporando de esta forma una pequeña caché en cada chip . El aumento de prestaciones que se obtiene no es excesivamente espectacular, pero si son muy interesantes para esquemas alternativos al actualmente utilizados en los ordenadores personales .

- Podemos ver la gran importancia del subsistema de memoria al comprobar el gran esfuerzo y uso de recursos para mejorar las prestaciones de los componentes que lo integran .

- Esta mejora de las prestaciones, conseguido a través de diferentes técnicas, complica el diseño de los computadores, y obliga a diseñar los procesadores de manera que puedan soportar los componentes del subsistema de memoria .

- En los diferentes tipos de memoria se puede observar que la mejora de prestaciones se obtiene tanto en los accesos de lectura y escritura, pero en algunos casos, por ser la lectura el caso más frecuente, es suficiente con mejorar dicho tipo de acceso .

- Todas las mejoras tienen su origen en una circuitería más o menos compleja, que utiliza de forma más eficiente el núcleo de las memorias, pero sin variar o mejorar dicho núcleo . No hay evolución en el sistema de almacenaje, sino en la forma de acceder a dicho sistema .

- Aunque una de las grandes ventajas de las memorias tipo RAM era la posibilidad de acceder con el mismo coste temporal a cualquier posición aleatoria, la mejora viene, curiosamente, en los accesos a posiciones contiguas . Esta mejora secuencial es completamente válida al estudiar los tipos de accesos que realiza un procesador al subsistema de memoria, mayoritariamente a bloques contiguos .

- La aparición de dos niveles de memoria caché, con su funcionamiento de bloques, potencia los accesos secuenciales, haciendo más interesantes todavía las mejoras .

- La aparición de las memorias SDRAM con sus altas frecuencias de ciclo puede inducir a la supresión del segundo nivel de caché, pero esto sería un error, ya que es ésta memoria la que hace un uso provechoso de dicha frecuencia de acceso .

- A la hora de utilizar una determinada memoria, se hace más interesante obtener las características en frecuencia, lo que simplifica el estudio de la interconexión entre los diferentes elementos del computador .

Procesador Caché Nivel 1 Caché Nivel 2

-------------------------------------------------- --------------------------------

Intel 486 8/16 KB para código y datos Sin caché

Intel Pentium 8 KB código y 8 KB datos 256/512 KB, externa, bus de memoria

Intel Pentium Pro 8 KB código y 8 KB datos 256/512 KB, interna, bus independiente

Intel Pentium II 16 KB código y 16 KB datos 512 KB, interna, bus independiente

MIPS R5000 32 KB código y 32 KB datos 512 KB / 2 MB, externa, bus de memoria

Motorola 32 KB código y 32 KB datos 1/128 MB, bus independiente

PowerPC 620

Secuencia de direcciones en un acceso Burst interpolado ( desordenado )

-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -

Dirección 1ª dirección 2ª dirección 3ª dirección 4ª dirección

solicitada proporcionada proporcionada proporcion ada proporcionada

0 0 123

1 1 0 3 2

2 2 3 0 1

3 3 2 1 0

Secuencia de direcciones en un acceso burst lineal

-------------------------------------------------- ---------------------

Dirección 1ª dirección 2ª dirección 3ª dirección 4ª dirección

solicitada proporcionada proporcionada proporcion ada proporcionada

0 0 1 2 3

1 1 2 3 0

2 2 3 0 1

3 3 0 1 2

Tipo Tiempo Tiempo Nº de ciclos de reloj .

de memoria de acceso de ciclo 1er 2º 3er 4º

acceso acceso acceso acceso

-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- --------------------

SRAM = 10 ns = 15 ns 2 1 1 1

DRAM = 60 ns = 100 ns 5 5 5 5

FP DRAM = 60 ns = 40 ns 5 3 3 3

EDO DRAM = 60 ns = 25 ns 5 2 2 2

BEDO DRAM = 60 ns = 15 ns 5 1 1 1

SDRAM = 60 ns = 10 ns 5 1 1 1

PRESENTE Y FUTURO DE  LOS MICROPROCESADORES

El microprocesador es el cerebro del ordenador, el encargado de procesar todas las instrucciones de programas y dispositivos . Aunque se trata de una parte fundamental de todos los ordenadores, la mayoría de los usuarios siguen creyendo que el procesador es el principal causante de la mayor o menor velocidad de un ordenador . Y esta creencia es errónea, pues la velocidad de un ordenador siempre está determinada por la velocidad de todos sus componentes y un procesador más rápido no implica necesariamente un ordenador a más velocidad, ya que el cuello de botella de ese ordenador puede estar en el adaptador gráfico, en la memoria RAM o en el subsistema de discos duros . Si hay una idea importante en este artículo es precisamente esa: la velocidad de un ordenador depende de cuatro aspectos fundamentales ( procesador, memoria RAM, adaptador gráfico y discos duros ) y ninguno de ellos es más importante que el otro —si acaso, la velocidad de los discos duros son menos decisivos que los otros tres— . Los usuarios tienen que buscar un ordenador compensado donde uno de estos aspectos no esté limitado por la velocidad del otro .

Arquitectura de un ordenador

En un diagrama incluido en el artículo puede ver el esquema general de un ordenador, donde hay que destacar varias partes funcionales comentadas a continuación . A muy grandes rasgos, el microprocesador está formado por una CPU ( Unidad Central de Proceso ) y un caché de nivel 1 ( level 1 o L1 ) —además de una ALU ( Unidad Aritmético-Lógica ) — . Lo más interesante es el concepto de caché y la distinción entre caché L1 y caché L2 . El término caché se utiliza para designar una zona de almacenamiento que es capaz de ofrecernos los datos a mayor velocidad que los métodos habituales . Por ejemplo, el caché de páginas Web de un navegador es una zona del disco duro que existe para poder leer páginas Web de forma más rápida, pues el usuario no tiene que conectarse a Internet para recuperar las páginas, sino que están almacenadas en su disco duro . Del mismo modo, la memoria caché es una memoria a la que puede acceder el procesador de forma mucho más rápida que a la memoria principal y donde se guardan los datos más utilizados . Gracias a la memoria caché se consigue aumentar la velocidad de proceso, pues en vez de acceder a los datos de la memoria principal, primero se mira si esos datos están en el cachélo que es mucho más rápido .

Caché L1 . La memoria caché de nivel 1 ( L1 ) está incluida en el propio chip del procesador ( y por eso se llama de nivel 1, pues es la memoria caché más cercana al procesador, la de primer nivel ) . Al integrar el caché L1 en el chip del procesador se consigue que la CPU tenga un acceso muy, muy rápido al caché, ya que la conexión entre ambos es casi directa . Normalmente, se utilizan 16 KB o 32 KB de caché L1 —aunque existen procesadores con 64 KB de caché L1—, utilizando la mitad como caché para datos y la otra mitad para código . Todos los procesadores tienen un caché L1 que a veces se denomina caché interno por estar incluido en el propio chip del procesador .

Caché L2 . La memoria caché de nivel 2 ( Level 2 ) también se utiliza para acelerar la comunicación entre el procesador y la memoria RAM del ordenador . Se trata de una cantidad más grande de memoria, entre 256 KB y 512 KB, donde se guardan los datos más usados para acceder a ellos con mayor velocidad . Resulta más rápido leer la memoria caché L2 que la memoria RAM, porque la memoria caché es memoria estática ( SRAM ) , con tiempos de acceso del orden de 10 nanosegundos, mientras que la memoria RAM es memoria dinámica ( DRAM ) , cuya velocidad no baja de los 50 nanosegundos . Además de emplear tipos de memorias diferentes, para aumentar la velocidad de acceso al caché L2, algunos procesadores se venden en un mismo circuito que incluye el caché L2 ( por ejemplo, los modelos Pentium Pro y Pentium II ) , estableciendo de esta fo