Ordenadores

viernes, 17 de junio de 2011

Cómo sacar partido a los viejos cacharros a partir de memorias EPROM

Si citaramos los problemas más cotidianos en las salas de usuarios universitarias, probablemente a la cabeza estaría la rápida obsolescencia de los ordenadores personales, que provocan quejas en los usuarios -alumnos y profesores-, la desconfiguración de los equipos y los virus que introducen los propios usuarios. En la sala de usuarios de la Facultad de Ciencias Empresariales de la Universidad de Zaragoza, como en otras universidades o empresas han apostado por una tecnología barata que permite que los ordenadores obsoletos puedan ejecutar las aplicaciones más modernas.
Para ello es preciso disponer de un equipo muy potente -algo que sí suele existir en las Universidades- que haga de servidor y que va a cargar con todo el trabajo. En este equipo se instalan las aplicaciones. En cada ordenador -un 486 con bastante memoria RAM y tarjeta de comunicaciones es suficiente- se incorpora una memoria EPROM que ha sido grabada por el responsable de la sala de usuarios utilizando un programa. Estos chips tienen un coste aproximado de 30 Euros.
Cuando el ordenador se enciende, lo primero que lee son los datos contenidos en la memoria EPROM, y ejecuta las instrucciones directamente en el servidor. Ni siquiera es necesario que los equipos tengan disco duro, lo que impide que se introduzcan virus. Con este arranque remoto se consigue que máquinas obsoletas ejecuten aplicaciones Windows o permitan navegar por Internet. Los ordenadores nuncan se desconfiguran porque el usuario no tiene privilegios para modificar ningún parámetro, ni puede instalar aplicaciones.

Elementos de proceso de datos

1) Memoria RAM

Uno de los más importantes es la memoria RAM (Random Access Memory), conjunto de circuitos integrados donde se almacenan los datos en forma de bits. Es el almacén de datos para el trabajo normal del ordenador. En nuestro ejemplo, el maíz se suele almacenar en un gran silo lejano, pero hay parte del mismo que se va a utilizar para dar de comer a las gallinas, y lo preferimos tener en un granero cerca de la granja.
En la memoria RAM se almacena temporalmente el programa y los datos que en cada momento estemos utilizando, y que han sido leídos de los discos. En realidad es algo más que un mero almacén de datos, ya que este granero es también un lugar de trabajo: en esta memoria RAM se puede leer y escribir información, aunque se borra en cuanto se apaga el ordenador.

2) ¿Cuanta memoria RAM?

La memoria RAM se mide en Megas y cuanto mayor sea significará que podemos disponer de más sitio para programa y datos sin necesidad de ir constantemente a leerlos al disco flexible o duro, es decir sin tener que ir al silo a recoger el grano. Imaginemos que la granja sólo dispone de un silo donde se almacena el maíz y además está muy lejano.
Cada vez que damos de comer a las gallinas o utilizamos cereal para hacer tortitas tenemos que desplazarnos al silo. Sería incoherente disponer de una gran cosechadora, buenos camiones, un gran silo y no disponer de un pequeño almacén al lado de casa. Este sería un ejemplo de ordenador sin memoria RAM.

3) Ampliar la memoria RAM

La memoria RAM se puede ampliar, aunque tiene un límite, dependiendo de los zócalos libres que tenga la placa madre del ordenador: este es un dato muy a tener en cuenta a la hora de adquirir un equipo, sobre todo porque hay varios tamaños, tipos y calidades de módulos de memoria RAM y cada placa madre admite unas combinaciones concretas.

De entre todo el voluminoso papeleo que trae nuestro ordenador, ¡no debería perderse la hoja con la tabla de compatibilidades de la memoria RAM!

4) Generosos en micro y tacaños en memoria RAM

Muy a menudo los ordenadores disponen de un microprocesador muy potente y tienen un cuello de botella en una insuficiente cantidad de memoria RAM.
El caso contrario también es verídico: equipos más antiguos con microprocesadores descatalogados pueden vivir una segunda juventud al ampliarles la memoria RAM.

5) La memoria caché

En nuestro ejemplo de la granja, hemos visto la necesidad de disponer de un almacén al lado de casa para tener el grano que utilizamos diariamente para dar de comer a los animales. Pero incluso sería muy oportuno disponer en la propia vivienda de un pequeño espacio, por ejemplo en la buhardilla, para tener el maiz de mejor calidad que utilizamos en la cocina, para rebozar y hacer tortitas.
Cada vez que utilizamos harina no podemos salir a buscarla al almacén. También el microprocesador necesita una cierta cantidad de memoria RAM mucho más rápida en la que va almacenando la información que le va a hacer falta continuamente, para que este no tenga que entretenerse en buscarla. A este tipo de memoria RAM tan especial se le denomina memoria caché y hace que el ordenador vaya más rápido. Es mucho más cara que la anterior, pero se necesita muy poca. En ocasiones es responsable de las diferencias en rendimiento de microprocesadores con frecuencias de trabajo idénticas. Por ejemplo, la gama Celeron de Intel, eran Pentium II sin caché L2, para rebajar costes.

6) Calidades de memoria RAM

No toda la memoria RAM es de la misma calidad, por lo que un dato importante que suele aparecer en las especificaciones de los equipos informáticos es el tiempo de acceso de la memoria RAM. Es el tiempo mínimo necesario para asegurar que en un ciclo de lectura-escritura de los circuitos integrados de memoria estos pasan la información que contienen al bus de datos. Se mide en nanosegundos.

1) La memoria ROM

La memoria ROM (Read Only Memory) es otro tipo de memoria que sólo se puede leer, por lo tanto la información que contiene ha de ser escrita en el momento de su fabricación. Su contenido no se borra nunca y consiste en programas e instrucciones de control que son necesarios para la puesta en marcha de los ordenadores. Interviene de forma casi exclusiva al encender el equipo para ejecutar automáticamente las operaciones necesarias de arranque, como cargar el sistema operativo. Por seguir con el ejemplo de la granja, es uno de los almacenes de la granja al que el granjero no tiene necesidad de entrar nunca, por ejemplo el cuarto con los contadores de la luz.

2) Tipos especiales de memoria ROM

Hay otros tipos especiales de memoria ROM, como la PROM (Programable Read Only Memory) y la EPROM (Erasable Programable Read Only Memory) que tienen usos bastante específicos. La PROM es una memoria ROM que puede programarse una vez por el usuario y la EPROM puede programarse y borrarse con un programa adecuado.

hardware

1) ¿Qué hay por dentro en un ordenador?

Como vemos en la fotografía el sisema informático se compone de 5 elementos básicos:

1) Elementos de proceso

2) Introducción de datos

3) Almacén de información

4) Presentación de datos

5) Comunicaciones

Veamos en el siguiente gráfico el paralelismo entre un archivo manual y un equipo informático.

A continuación desmontaremos un ordenador y estudiaremos sus componentes paso a paso.

1) La carcasa o caja

Al observar un ordenador, el primer componente que distinguimos es la carcasa o caja. La placa, cuya función describiremos posteriormente, es como el esqueleto donde se instalan todos los componentes y se alojan en la carcasa.
En cuanto a la apariencia externa, la carcasa puede tener forma de torre, diseño preferido para los ordenadores profesionales y de sobremesa, que son más utilizados en casa. La carcasa con diseño de torre ocupa más volumen, pero, en general, es más fácil ampliar sus componentes.

Es un elemento a tener en cuenta, pues una carcasa de bajo precio puede ser fuente de problemas futuros como, por ejemplo, que no quepan bien los componentes. Además, hay que prestar atención a los nuevos estándares que surgen periódicamente en las placas madre.
Por esta razón, al cambiar el modelo de placa madre es muy frecuente que en un ordenador viejo no se pueda aprovechar ni la caja.

2) Marco frontal
En la parte delantera de la carcasa se encuentra atornillado el marco frontal, con varios espacios para alojar dispositivos de captura de datos como la disquetera, el lector de CD-Rom, DVD, unidad ZIP, etc. que describiremos posteriormente.

3) La cubierta

La cubierta es como la piel que rodea a la carcasa y se desmonta presionando o con un destornillador. Por la parte trasera nos encontramos unas ranuras, que son regletas que sirven para conectar otros componentes del ordenador o tarjetas. Deben quedar huecos libres por si se desea ampliar esas tarjetas.

4) La fuente de alimentación

También se encuentra atornillada a la carcasa la fuente de alimentación, con un ventilador.

Estos elementos son el cerebro del ordenador. Veremos, a continuación:

1) La placa madre
2) El microprocesador
3) Las memorias

1) La placa madre

Al despojar al ordenador de la carcasa el componente de mayor tamaño que nos encontramos es la placa madre o placa principal. En esta placa se ubican la mayoría de los componentes del ordenador: memorias, tarjetas y el microprocesador.

Es importante disponer de una placa madre moderna con una arquitectura que permita alojar futuros componentes, tarjetas o ampliar sus prestaciones sin problemas.

1) El microprocesador

El elemento fundamental de proceso de la información, que constituyen el cerebro del ordenador y recibe el nombre de unidad central de proceso, microprocesador, o CPU. El microprocesador es responsable de todas las operaciones que se efectúan con los datos y lleva el control de los demás dispositivos del ordenador. Por ejemplo, Intel Pentium para los PC, y Motorola Power-PC para Apple.

2) Partes del microprocesador

En la CPU hay dos partes: unidad de control y unidad aritmético-lógica. Enlazada a la CPU se encuentra la memoria principal (ROM y RAM), que describiremos posteriormente.

3) ¿Qué hace?

Brevemente indicaremos que la unidad de control trae a la memoria principal del sistema las instrucciones que se precisan y se ocupa de que se ejecuten en un determinado orden.

4) Ciclo de la máquina

Al conjunto de operaciones requeridas para procesar una instrucción se le denomina ciclo de la máquina.
En un ciclo, el microprocesador obtiene e interpreta una instrucción para ejecutar, a continuación ejecuta dicha instrucción, que puede consistir en extraer datos de la memoria y activar los circuitos aritmético-lógicos, o bien en transferir los datos desde la memoria a un dispositivo de salida -impresora, pantalla, etc.- o transferir los datos desde un dispositivo de entrada -teclado, ratón, etc- hacia la memoria. Posteriormente, informa al sistema operativo de los errores que se producen y registra las interrupciones del proceso. Después, se inicia un nuevo ciclo.

5) Unidad aritmético-lógica

La unidad aritmético-lógica se encarga de las operaciones de cálculo y de lógica matemática. Dispone de circuitos electrónicos especialmente diseñados para realizar operaciones de suma, resta y de lógica.

6) pero de todo esto ¿qué nos importa?

Para un usuario normal lo que le importa es que el microprocesador funcione con nuestras aplicaciones, sea fiable y rápido.

a) La fiabilidad es un tema de compatibilidad entre programas y máquinas y conviene estar informado de que el programa que nosotros queremos usar funciona con el procesador y la máquina que vamos a utilizar pues con frecuencia surgen sorpresas desagradables.
b) La fiabilidad del microprocesador no suele representar un problema, pues hay unos controles de calidad bastante exigentes en los pocos fabricantes mundiales de estos productos, aunque han sido sonados los casos de errores, como el famoso fallo F0 del Pentium de Intel. En otros componentes -memorias, tarjetas, discos, etc.- sí es frecuente tropezar con mecanismos poco fiables.
c) En cuanto a la rapidez del microprocesador, depende de varios factores que explicaremos a continuación: los bits internos, el número de bits del bus de datos, su arquitectura, la frecuencia de trabajo y la memoria caché.

7) La rapidez del microprocesador

a) Bits internos

Merece la pena explicar un par de conceptos previos, que nos harán entender el funcionamiento del ordenador: BIT y BYTE.
BIT es la unidad mínima de información y puede tomar dos valores: 0 y 1, es decir, verdadero y falso en lógica positiva o bien en electrónica dos valores muy diferentes de tensión continua. Todos los datos introducidos en los ordenadores se traducen internamente a combinaciones de bits, es decir forman cadenas de 0 y 1, utilizando cualquiera de los alfabetos o códigos binarios existentes, como el ASCII. Por ejemplo, la letra A en este código se expresa con 8 bits, que son: 10100001.
Pero no solamente las letras y número se pueden representar en un código binario. También los sonidos o los colores se pueden representar con una cadena de ceros y unos. Cualquier color se puede obtener como una mezcla de tres colores básicos, por ejemplo, rojo, verde y azul. Por ejemplo, el 2l 15 83 sería el color que se obtiene con un 21% de rojo, un 15% de verde y 83% de azul. A partir de ahí se representa en código binario dicho número con el porcentaje de cada uno de los colores básicos.
Un BYTE es una combinación de 8 bits, es decir 2³ bits. Las letras del abecedario, símbolos y los números se representan con 8 bits, es decir, un byte. De esta forma podemos entender mejor la capacidad de un ordenador, al medirlo en bytes. Por ejemplo 1k es 1 kilobyte = 1024 bytes = 2¹⁰ bytes. 1 Mega son 1024 kilobytes. Para hacernos una idea, en un libro de 500 folios puede haber unos 200.000 caracteres, es decir bytes.
Cada microprocesador puede trabajar simultáneamente con un número determinado de bits, es decir, un dato importante que debemos conocer es el número de bits internos del microprocesador. Es semejante a una cosechadora que es capaz de segar varias filas de maíz en cada vuelta que da al campo. Cuantas más filas sea capaz de segar en cada vuelta, antes acabará de cosechar el campo. También en el microprocesador, cuanto mayor sea el número de bits internos, menos tardará en procesar los datos. Valores típicos para los microprocesadores son 16, 32 ó 64 bits.
b) Bus de datos

El bus de datos es la autopista por la que se transporta la información por las placas de circuito impreso de los ordenadores, entre la CPU y el resto de dispositivos que iremos viendo en este apartado. Siguiendo con nuestro ejemplo de la cosechadora, una vez que tiene el grano almacenado, lo deposita en los remolques de los camiones. De nada sirve disponer de una gran cosechadora, si luego perdemos mucho tiempo cargando el maíz en los camiones. También en el ordenador cuanto mayor sea el número de bits del bus de datos, más fluido y rápido será el tráfico.

Nuevamente resaltamos la importancia de la placa madre, pues depende de ella, de su arquitectura el que podamos tener estos cuellos de botella.

c) Frecuencia de trabajo

Ya hemos hablado del ciclo de la máquina como la serie de operaciones requerida para procesar una instrucción. Otro de los factores que afectan a la rapidez con que se ejecutan las instrucciones en el microprocesador es precisamente la frecuencia de trabajo. En el ejemplo de la cosechadora, podemos tener una cosechadora grande con muchos camiones, pero al no haber capataz, todo el mundo trabaja con mucha calma.
Dentro de los ordenadores hay un reloj que va marcando el ritmo de trabajo, que es también semejante al metrónomo que utilizan los pianistas. Es el número que acompaña al microprocesador en la propaganda, por ejemplo un Pentium-400, e indica la velocidad en Megahertzios. La velocidad del microprocesador es directamente proporcional a la frecuencia en Megahertzios que le llega del reloj que marca dicho ritmo. Cuanta más alta es la frecuencia, mayor es la velocidad.
d) Arquitectura

Siendo importante ese dato, la frecuencia de trabajo no es el único factor que afecta a la velocidad del microprocesador: por ejemplo un Pentium II a 233 MHz era más rápido que un Pentium MMX a 233MHz, pero más lento que un Power PC a 233 MHz.

Es un error típico - y publicidad engañosa- utilizar la frecuencia de trabajo como sinónimo de velocidad del equipo, y además no se debe usar para comparar microprocesadores diferentes.

Por ejemplo, la arquitectura del microprocesador, es decir, cómo está diseñado, es sin duda, un factor fundamental que influye en su rendimiento. Dos arquitecturas típicas de ordenadores son la CISC, utilizada en los 386, 486, Pentium, etc. y la RISC, utilizada en los Power PC de Apple o IBM. Una diferencia importante es que en el mismo ciclo de reloj, los procesadores RISC pueden empezar a ejecutar una instrucción antes de que la anterior se complete, véase Santodomingo (1997, pág. 68).

8) ¡Ojo! con la propaganda

Hemos presentado al microprocesador como componente fundamental del ordenador. Sin embargo, su importancia no debe exagerarse ya que el mejor microprocesador, acompañado de otros componentes más pobres proporciona un equipo mediocre. Frecuentemente en el lenguaje se emplea la parte por el todo: me he comprado un Pentium, decimos, cuando hemos adquirido un ordenador. Los fabricantes y vendedores lo saben y por eso muchos montan microprocesadores de gama alta aunque luego rebajan la calidad del resto de componentes, que describiremos a continuación.

9) Dos detalles sorprendentes:

En diciembre de 1999, una misión fundamental de los astronautas del Discovery fue renovar el microprocesador del Telescopio Hubble, dotándolo de un mero ¡486! en la época del Pentium III. La explicación: es más que suficiente para la sencilla tarea que realiza (girar el telescopio) y es un microprocesador muy fiable.
Por contra, las consolas de videojuegos disponen de procesadores de 64 o 128 bits, más que los de los ordenadores personales.

lunes, 20 de diciembre de 2010

Te quería mandar algo súper especial para esta Navidad, pero tuve un problema... ¿Cómo envuelves un abrazo y un beso? ¡FELIZ NAVIDAD!

lunes, 29 de noviembre de 2010

Aparecen los ordenadores caseros o PC’s.

Las compañías comenzaron a desarrollar sistemas para el consumidor medio. El Scelbi, Mark-8 Altair, IBM 5100, Apple I y II, TRS-80, y el Commodore Pet fueron los ordenadores pioneros en ordenadores domésticos, aunque resultaban algo caros.

Otro momento importante en el área de software informático, ocurrió en 1978 con la salida del programa de calculo VisiCalc. Todos los gastos y costes en el desarrollo de este programa informático fueron amortizados en un periodo de 2 semanas haciéndolo uno de los programas de mas éxito en la historia.
En 1979 sale a la venta WordStar, el primer procesador de texto. Esto cambió drásticamente el uso cotidiano que se le daba a los ordenadores hasta el momento.
El ordenador personal IBM ayudó a revolucionar el mercado de consumo en 1981, ya que con sus precios competitivos, permitió al usuario medio tener un ordenador en casa. 1981 también vio al gigante Microsoft entrar en escena con su sistema operativo MS-DOS. Este sistema operativo cambió el mundo de los ordenadores para siempre, y era suficientemente fácil para que todo el mundo lo utilizara.
La historia de la tecnología de los ordenadores vería otro cambio importante en 1983. El ordenador de Apple Lisa fue el primero con un interfaz gráfico o GUI. La mayoría de los programas modernos usan un interfaz gráfico, que permite su uso de forma sencilla y agradable para la vista. Esta tecnología empezada por Apple, marcó el principio de la desaparición de muchos programas basados solo en texto.
A partir de este punto, muchos cambios han ocurrido, sobre todo como consecuencia de la gran competitividad entre Apple y Microsoft. El desarrollo de todas las tecnologías existentes relacionada con el mundo del ordenador no tiene límites. Pero debemos recordar que sin esos pequeños pasos que se dieron al principio, nada de esto hubiera sido posible.

Juegos, ratón e Internet.

Para muchos usuarios de ordenador, los juegos han sido una parte vital dentro del mundo de los ordenadores. El año 1962 vio la creación del primer juego de ordenador, el cual fue hecho por Steve Russel y MIT, el cual se llamó “Spacewar”.
El ratón, uno de los componentes básicos de los ordenadores modernos, se creo en 1964 por Douglass Engelbart. Obtuvo su nombre por el cable que salía del dispositivo asemejándose a un ratón.
Uno de los aspectos mas importantes dentro del mundo informático en la actualidad, fue inventado en 1969. Hablamos de la red ARPA, la cual se puede considerar el Internet original y que proveyó de los fundamentos para el Internet que conocemos hoy en día.
No fue hasta 1970 cuando Intel entro en escena con el primer chip RAM dinámico que dio como resultado una autentica explosión de innovación en el mundo informático.
Casi al mismo tiempo salió el primer microprocesador que también fue creado por Intel. Estos dos componentes, junto con el chip creado en 1958, se pueden considerar el núcleo de los ordenadores modernos.
Un año mas tarde, se creó el “floppy disk” recibiendo su nombre por la flexibilidad de la unidad de almacenamiento. Este fue el primer paso para permitir a mucha gente transferir datos entre ordenadores NO conectados.
La primera tarjeta de red fue creada en 1973, permitiendo transferir datos entre ordenadores conectados entre si.

Evolución de un lenguaje de programación.

El primer lenguaje de programación de alto nivel, fue desarrollado… FORTRAN. Dicho lenguaje de programación no estaba escrito en ensamblador o binario, los cuales están considerados de bajo nivel. FORTRAN se escribió para que más personas pudieran empezar a programar de forma mas fácil.
En el año 1955, el banco de América, juntó con el instituto de investigación Stanford y “General Electric”, vieron al creación de los primeros ordenadores para su uso en bancos. El MICR (Magnetic Ink Character Recognition) junto con el sistema ERMA comenzaron a funcionar en industrias relacionadas con la banca. No fue hasta 1959 que ambos sistemas se pusieron en uso para los bancos tradicionales.
Durante 1958, otro importante evento ocurre con la creación del circuito integrado. El dispositivo, también conocido como chip, es uno de los requerimientos básicos para los sistemas de ordenadores modernos. En cualquier placa base o tarjeta, encontraremos chips que contiene información de lo que estos dispositivos deben hacer. Sin estos chips, los sistemas tal como los conocemos no podrían funcionar.