Informática básica

Informática. Ordenador. Codificación. Programación: lenguajes. Componentes

  • Enviado por: Javier
  • Idioma: castellano
  • País: España España
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1.- Introducción:

1.1.- Conceptos básicos

Se llama informática a la ciencia del tratamiento automático y racional de la información. La palabra informática resulta de la unión de las palabras información automática.

Este término apareció en Francia en 1962 uniendo las palabras 'information' y 'automatique'.

En los países anglosajones se utiliza la frase Ciencia de las Computadoras (Computer Science).

La ciencia informática trata:

a) Desarrollo de nuevas máquinas ,es decir nuevos ordenadores y otros elementos relacionados con ellos.

b) Desarrollo de nuevos métodos automáticos de trabajo que en informática se llaman sistemas operativos.

c) Construcción de aplicaciones informáticas que reciben el nombre de programas o paquetes de aplicación.

Ordenador: Maquina capaz de aceptar datos de entrada, realizar operaciones aritmético-lógicas con estos, y proporcionar la información resultante a través de un medio de salida.

Lo hace sin necesidad de intervención de un operador humano y bajo el control de un programa de instrucciones previamente almacenado en la propia computadora.

Dato: Conjunto de símbolos para representar un numero, objeto, hecho o idea, de forma adecuada para que los datos puedan ser tratados por el ordenador.

Codificación: Transformación que representan los elementos de un conjunto mediante los elementos de otro conjunto. A cada elemento del 1º le corresponde uno distinto del otro conjunto. (Ej. : DNI, matricula...)

Bit: En el ordenador se utiliza un código binario (0 ó 1). Un bit es un digito binario (binary digit).

Byte: Numero de bits necesarios para representar un carácter. Generalmente son 8 bits. Múltiplos de los bytes:

  • Kilobyte (Kb): 210 bytes = 1024 bytes

  • Megabyte (Mb): 220 bytes = 106 bytes

  • Gigabyte (Gb): 230 bytes = 109 bytes

  • Terabyte (Tb): 240 bytes = 1012 bytes

  • Pentabyte (Pb): 250 bytes = 1015 bytes

Palabra: numero entero de bytes (generalmente 2n). En el PC son 2 bytes (16 bits).

Instrucción: conjunto de símbolos que representan una orden de operación al ordenador.

Programa: conjunto ordenado de instrucciones, indicando las tareas a realizar.

Lenguaje de programación: todo lo relativo a símbolos y reglas seguidas para escribir un programa.

Lenguaje máquina: Interpretado por circuitos electromagnéticos del ordenador.

Sus desventajas son:

  • Muy laborioso.

  • Cada circuito tiene uno propio.

  • Repertorio reducido de instrucciones.

Lenguaje de alto nivel: Permite escribir programas de forma mas próxima al problema que se quiere resolver.

Fichero: Conjunto de información sobre el mismo tema. Unidad de almacenamiento, organizada de forma estructurada para poder acceder a los datos de cada uno.

Hardware: Soporte físico (maquina en sí).

Software: Soporte lógico. Conjunto de programas ejecutables por el ordenador.

Interfaz: Elemento que adapta las características (velocidad, nivel eléctrico) de 2 dispositivos para que se puedan comunicar.

Sistema operativo: Conjunto de programas que controlan y gestionan los recursos de un ordenador. El sistema operativo funciona de interfaz entre el software y el hardware. Su principal función es asignar los recursos para que el ordenador funcione de forma eficaz.

Microordenador: Un ordenador cuyo procesador central es un micro procesador.

Microprocesador: Uno o varios circuitos integrados que realizan las funciones de un procesador central.

1.2.- Historia y evolución de los ordenadores

1.2.1.- Breve Historia

La historia de las máquinas de cálculo que dieron origen a los ordenadores actuales empieza con un instrumento utilizado por diversas civilizaciones, siglos antes de Jesucristo: el ábaco.

En los siglos XVI y XVII se construyeron máquinas mecánicas basadas en ruedas dentadas que simulaban el funcionamiento del ábaco, como la Máquina Aritmética o Sumadora de Pascal (1642), construida por éste a la edad de 19 años.

Wilhelm von Leibniz (1646-1716) construyó la primera máquina capaz de multiplicar directamente, efectuaba divisiones y raíces cuadradas.

Charles Babbage (1792-1871) diseñó la Máquina Analítica, ésta máquina fue pensada como un calculador universal, que pudiera resolver de forma automática cualquier problema matemático, y capaz de albergar distintos programas, murió sin poder construirla.

George Boole (1815-1864) desarrollo la famosa álgebra que lleva su nombre. Su lógica formal asignaba un 1 a cada proposición verdadera y un 0 a las falsas. Boole definió las operaciones no con operadores aritméticos sino con operadores lógicos Y, O y NO.

A finales del siglo XIX se utilizan en los negocios y la gestión de empresas máquinas de calculo mecánicas, como la Máquina Tabuladora de H. Holletrith (1886), con ella se realizó el 11º censo norteamericano, fundó la Tabulating Machine Corporation que después se transformaría en IBM.

El primer ordenador electromecánico fue el Mark I construido en la Universidad de Harvard por Howard H. Aiken en 1944 con la subvención de IBM, tenía 760.000 ruedas y relés y 800 Km de cable y se basaba en Maquina Analítica de Babbage.

El primer ordenador electrónico fue el ENIAC, construido en la Escuela Moore de Ingeniería Eléctrica, por John W. Mauchly y John Presper Eckert en 1945, era capaz de realizar 5.000 sumas por segundo, pesaba 30 Tm utilizaba 18.200 válvulas, ocupaba 140 m2 y tenía un consumo medio de 150.000 W. Evidentemente necesitaba un potente equipo de refrigeración..

John von Neumann (1903-1957), matemático húngaro, propuso almacenar el programa y los datos en la memoria del ordenador, con lo que se evitaba la modificación del cableado en el cambio de programas.

1.2.2.- Generaciones de Ordenadores

La primera generación de ordenadores los constituyen los construidos en la década de los 50 a base de válvulas de vacío. (1937-1953)

En 1951 se construyó el UNIVAC 1, primer ordenador comercial

La segunda generación se basa en el funcionamiento del transistor. (1954-1962)

Aparecen los primeros lenguajes de alto nivel

Diversas compañías IBM, UNIVAC, Honeywell,.. construyen ordenadores de este tipo.

La tercera generación fue la que incorporó los circuitos integrados (Texas Instruments). (1963-1972)

Se introduce la multiprogramación y el multiproceso

Aparecen familias de ordenadores que hacen compatible el uso de programas.

Los lenguajes de alto nivel como Cobol y Fortran se usan cada vez más.

La cuarta generación es la que incorpora el denominado microprocesador. (1972-1984).

Empieza la muy alta integración (VLSI very large scale integration) en chips y memorias.

La quinta generación está formada por ordenadores que incorporan tecnologías muy avanzadas que surgieron a partir de 1980, básicamente mayor integración y capacidad de trabajo en paralelo de múltiples microprocesadores. (1984-1990)

La sexta generación viene dada por nuevos algoritmos para explotar masivas arquitecturas paralelas en ordenadores, y el crecimiento explosivo de redes. (1990-)

-->1[Author:j].3.- Implantación de la informática en la sociedad

La competencia entre las dos grandes empresas a comienzos de los años 80, Apple e IBM llevó a la creación por parte de IBM de los PC (personal computer). El éxito de los PC se debió a la posibilidad de producir ordenadores clónicos compatibles con IBM por parte de la competencia, lo que produjo una constante caída de los precios.

Esa caída en los precios es la causa fundamental para explicar el proceso de popularización de la informática en la década de los 80. Ésta difusión fue muy superior en los Estados Unidos que en Europa, y en España todavía fue mucho más lento este proceso.

Además del factor precio el éxito de los ordenadores se debió a la facilidad de uso de los mismos al encargar IBM a Microsoft la creación de un sistema operativo MSDOS que conjugaba potencia con facilidad de manejo.

En 1984 Apple presentó el modelo Macintosh basado en iconos cuya popularidad en estados Unidos fue muy superior a la europea donde no tuvo demasiada aceptación.

Al mismo tiempo la aparición de un software que agilizaba considerablemente el trabajo, tanto en la oficina como en los centros de educación , como en el hogar acabó de dar el respaldo definitivo a los ordenadores. De aquella época son los primeros tratamientos de textos como Word star, o las primeras bases de datos como dbase, precursores de los actuales programas a pesar de las diferencias entre ellos.

Durante la década de los 80 y hasta la actualidad los avances constantes tanto en el campo del hardware como en el del software han provocado la aparición de ordenadores cada vez más rápidos, con más capacidad y a un precio más bajo.

En la década de los 90 se popularizó el último gran avance informático: internet. Las posibilidades de intercambio de información a nivel mundial combinando las tecnologías informáticas con las redes de comunicación telefónicas y de información han provocado la aparición del fenómeno de la globalización. En cualquier momento podemos conocer, transmitir, enviar y recibir, todo tipo de información a cualquier parte del mundo.

Los datos publicados sobre la utilización de internet por la sociedad española ponen de manifiesto el crecimiento sostenido del número de españoles con acceso a la red. Los 2.415.000 usuarios de 19898 superan con creces el millón y medio de 1997 y los poco más de ochocientos mil que disponían de ese acceso en 1996

La proyección social de la informática en éstos últimos años y los cambios que se han producido en la década de los 90, han modificado la composición de los españoles con acceso a internet.

Si inicialmente Internet presentaba una componente claramente relacionada con la enseñanza y la investigación. Según los datos de 1998 únicamente el 18 por 100 de los españoles que acce­den a Internet pertenecen a centros de educación. incluida la Universidad.

Aunque se va incrementando la proporción del acceso desde los centros de trabajo, el 43.5 por 100, sin embargo, los datos que mejor reflejan la proyec­ción social de la informática, corresponden a la proporción de españoles que acceden a Internet desde sus domicilios, en total el 43 por 100 de todos los accesos a Internet.

Las características definitorias del proceso de expansión de la informática en general, y de Internet en particular, explican perfectamente los diferentes comportamientos según grupos de edad y posición social. En el primer caso resulta obvio que serán los grupos más jóvenes los que aporten los mayores porcentajes de participación en el desarrollo informático. el 36 por 100 de los accesos españoles a Internet tiene una edad comprendida entre 25 y 36 años. mientras que los mayores de 55 años tan sólo representan el 4 por ciento de esos accesos.

Otro factor diferenciador radica en la posición social de los internautas (usuarios de Internet) casi el 90 por 100 de los accesos a Internet son realiza­dos entre los estratos medios y altos de la sociedad española. Esta conjunción de inversión mínima requerida y de cualificación pertinente, no sólo explica esta distribución social, sino que también va a repercutir en una mayor actividad informática y en un mayor acceso a Internet en aquellas comunidades autóno­mas con un mayor desarrollo económico y cultural.

Por lo que se refiere a las perspectivas para los próximos años, hay que des­tacar que estos avances de la informática no tendrán una plena proyección social. una adecuada utilización en el mundo de la educación. si no se potencia la formación de los profesores. que han de dirigir el acceso del alumnado a esos recursos

Pero de nada sirve esa hipotética cualificación del profesorado sin una ade­cuada política de inversiones que dote a los centros de enseñanza de los recur­sos pertinentes para mantener una actualización al mundo cambiante de la informática

Escasa significación tiene una estadística, más o menos manipulada, con datos triunfalistas, cuando la realidad es que países de la Unión Europea, y en especial los países que constituyen el centro del sistema capitalista, invierten una parte alícuota de su PIB cuatro o cinco veces superior a la invertida por España.

En esta época del cambio de milenio. se está consolidando la globalización, con un nivel de usuarios de Internet que para el año 2000 se considera que alcanzará los 200 millones, y una presencia casi generalizada en los hogares de. al menos, un ordenador. Además se están potenciando todos los elementos que definen la era digital.

Esa evolución de la informática se va a proyectar en todos los sectores sociales, va a condicionar todas las facetas de la vida humana, desde los aspec­tos más transcendentes. como la sanidad o la educación, hasta los más lúdicos, en una sociedad donde el consumo del ocio irá adquiriendo mayor significación ante la reducción de la jornada laboral.

2.- El ordenador

2.1.- Concepto

El ordenador es una máquina electrónica capaz de realizar una gran cantidad de operaciones aritméticas y lógicas a una gran velocidad y con gran exactitud, siempre que se le den las órdenes adecuadas.

Se llama parte física de un sistema informático a la constituida por los elementos materiales. Y se llama parte lógica al conjunto de órdenes que controlan el trabajo que realiza el ordenador.

A la parte física se le llama HARDWARE y a la parte lógica se le llama SOFTWARE.

Se denomina sistema informático al conjunto de elementos necesarios para la realización y utilización de aplicaciones informáticas, entendiendo por aplicaciones informáticas a la agrupación de programas de ordenador cuyo fin es la ejecución de un trabajo.

2.2.-Funciones básicas de un ordenador

Un ordenador es un dispositivo que acepta datos en una determinada forma, los procesa y produce otros datos o información de una forma diferente a la original, las formas en que el ordenador acepta los datos o produce la información puede variar de un instante a otro, por ello cuando el ordenador procesa datos está realizando una serie de funciones distintas:

Las funciones básicas de un ordenador son 4:

1- Entrada de datos. Los datos que provienen del exterior procedentes de alguna fuente, documento, etc.. de información son introducidos para ser procesados.

2- Almacenamiento: el ordenador almacena o conserva internamente los datos en forma codificada, antes, durante y después del proceso.

3- Proceso: el ordenador realiza operaciones con los datos que tiene almacenados en la memoria donde guardará también los resultados codificados hasta el siguiente paso.

4- Salida: el ordenador produce nuevos datos descodificados, o información para uso externo.

El ordenador puede definirse de la siguiente forma: dispositivo que, bajo control de un plan preestablecido, acepta datos, los procesa y produce información.

2.3.-¿Cómo se conecta un ordenador?

En primer lugar, la colocación del PC depende del tipo de carcasa:

El modelo de sobremesa permite, generalmente, que el mo­nitor se coloque sobre la carcasa del ordenador. Pero si tiene un monitor muy grande (por ejemplo, de 17 pulgadas.), es posible que quede demasiado alto. No debería tener que levantar la cabeza para ver la pantalla; si esto ocurriera, lo mejor es colocar ambos elementos uno al lado del otro.

Con las carcasas grandes tipo torre queda claro, hay que colocarlas debajo de la mesa; y, a ser posible, de manera que no se le pueda dar involuntariamente con la rodilla al interruptor.

En estos casos, el monitor se suele colocar encima de la mesa.

Los monitores más pequeños acostumbran a quedar dema­siado bajos, lo que provoca un continuo mirar hacia abajo y no es nada bueno para las cervicales. Por lo tanto, conviene ponerle algo debajo.

Poco prácticas son las carcasas llamadas minitorre. Resulta algo incómodo colocar el monitor encima de ellas. Debajo de la mesa, las minitorres quedan más bien raras, además tiene que hacer piruetas continuamente para introducir los disquetes y encender y apagar el PC. Es posible que tampoco los cables sean suficientemente largos. Casi sólo queda la posibilidad de colocar la carcasa encima de la mesa, junto con todo lo demás. Tome nota:

las minitorres ocupan un maxiespacio

Generalidades a tener en cuenta

Es importante la situación del monitor respecto a todo tipo de fuentes de luz, para que no se produzcan reflejos en la pantalla. Es decir, no sitúe el monitor enfrente de la ventana.

Tampoco lo ponga directamente delante de ella, pues si se trabaja con un fondo demasiado claro, no se puede distinguir apenas nada en la pantalla, ni que tenga el mejor monitor del mundo.

Procure también que las lámparas de la habitación no se puedan reflejar en la pantalla. Lo mejor es que la fuente de luz quede lateralmente por encima del monitor y que esté situada en el lado donde se acostumbra a colocar el material de trabajo (por ejemplo, el texto que está copiando).

La distancia entre los ojos y la pantalla, según el tamaño del monitor, debe oscilar entre 50 y 80 cm. El ángulo de la mirada hacia la pantalla debería estar algo inclinado hacia abajo (véase también en los párrafos anteriores, en el contexto de la colocación de los diferentes modelos de carcasas).

La relación de altura entre la silla y el escritorio es muy importante. Por un lado, pantorrilla y muslo deberían formar más o menos un ángu­lo recto; no conviene sentarse demasiado alto, ya que el canto delantero de la silla puede difi­cultar un correcto riego sanguíneo hacia los muslos. Por otro lado, debe quedar sentado a una altura suficiente para que las manos for­men un ángulo adecuado con el teclado. Muy inconvenientes resultan los teclados situados a demasiada altura, ya que entonces es nece­sario forzar las muñecas hacia abajo para escri­bir. También en este caso, un ángulo recto en­tre brazo y antebrazo es lo más adecuado. Muy interesantes son unas pequeñas plataformas para apoyar las manos que ya se venden en muchas tiendas de informática. Así puede " dejar caer" relaja­damente sus dedos sobre las teclas.

El teclado no se debe colocar nunca directamente en el borde de la mesa; deje entre 5 y 10 cm de espacio libre.

Finalmente, el PC tampoco debe estar muy pegado a la pared. Las ranuras de ventilación del ordenador y del monitor deben quedar libres para que pueda asegurarse una aireación adecuada.

Impresora

Coloque la impresora de manera que alargando el brazo pueda acceder al material impreso. En el caso de las impresoras láser, debe tener en cuenta lo siguiente: no todas son libres de ozono. Si su impresora todavía pertenece a la genera­ción "polucionante", procure que la rejilla de ventilación no indique en su dirección. El ozono tiene un olor característico, irrita los ojos y, en dosis altas, puede provocar dolor de cabeza. Pero seguramente, esto le sonará: más de una vez habrá oído o visto los informes en los medios de comunica­ción sobre las concentraciones de ozono en días calurosos. Si tiene que ­ imprimir mucho, usted mismo se dará cuenta de la cantidad del ozono que desprende la impresora. Abra las ventanas y salga de la habitación durante el tiempo de impresión.

No se impaciente, vayamos paso a paso

¿Lo ha desempaquetado todo? ¿Ya tiene suficiente espacio en el escritorio? Ahora viene la pregunta: ¿dónde se coloca cada cable?

Antes de que se le olvide, compruebe si algún componente del ordenador lleva fijaciones que se suelen colocar para el transporte de los aparatos. Unidades de disquete: gire la palanca de la disquetera de 5 1/4 pulgadas hasta dejarla horizontal y saque, en caso de que exista, el cartón que hay dentro de la ranura. En la de 3 1/2 pulse el botón que hay debajo de la ranura, y extraiga el plástico de protección que seguramente contiene.

Las unidades de cinta streamer y los lectores de CD-ROM también pueden llevar algún dispositivo de protección.

Las impresoras, sobre todo las láser, suelen estar provistas de dispositivos protectores, Consulte el manual de la impresora y compruebe dónde están las fijaciones de transporte, no vaya a ser que quite algo que la impresora necesita para su funcionamiento.

En función de cómo quiera colocar el PC, puede resultar poco práctico si­tuarlo ya en su posición final y luego conectar los cables, ya que las conexio­nes están en la parte trasera del ordenador. Con la mayoría de cables no hay duda: sólo se pueden enchufar en un lugar determinado. Es decir, si ve que tie­ne que forzar la conexión es que se está equivocando de lugar. Asimismo, la mayoría de cables no admiten varias posiciones: fíjese en la forma de las clavijas.

En la siguiente figura, se puede apreciar dónde hay que conectar cada ca­ble. Lo último que se debe enchufar es el cable que se conecta a la red.

Informática básica

2.4.- Elementos constitutivos

La parte física, también denominada hardware, formada por:

  • Unidad Central de Proceso

  • Unidades de memoria auxiliar

  • Unidades de entrada

  • Unidades de salida

La parte lógica, también denominada software (programas), formada por:

  • Sistema Operativo (programas para que el ordenador tenga capacidad de trabajar)

  • Aplicaciones (programas que hacen que el ordenador trabaje)

Las personas, estas se dividen en dos grandes grupos:

  • El personal informático: personas encargadas de controlar y manejar las máquinas para que den un buen servicio:

    • El Personal de dirección (Director, Jefe del área de desarrollo, Jefe del área de explotación)

    • El Personal de análisis y programación (Jefe de proyectos, Analistas, Programadores)

    • El Personal de explotación (Operadores, Grabadores de datos)

    • Los usuarios

Un Ordenador procesa o elabora los datos que se le suministran, puede por ejemplo realizar el promedio de unos datos introducidos previamente, realizar una gráfica con esos datos o suministrar un listado ordenado de mayor a menor de dichos datos.

Para realizar estos procesos, el ordenador debe disponer de recursos para almacenar la información mientras ésta es elaborada, memoria, y asimismo de los dispositivos que permitan tanto su introducción, como ofrecerla, ya elaborada, a los usuarios. Estos últimos dispositivos reciben el nombre de periféricos.

Esquemáticamente un ordenador se compone de:

  • Unidad de Entrada: Permiten la introducción de información en el ordenador, existen dos tipos de dispositivos, aquellos que convierten los datos en un formato capaz de ser interpretado por el ordenador como el teclado y los que permiten su entrada directa como el escáner, lectores de tarjetas o códigos de barras o la pantalla táctil.

  • 2.Unidad de Almacenamiento o Memoria: Dispositivos donde se almacenan los datos y los programas para procesarlos. Existen dos tipos: Memoria Principal, constituida por circuitos integrados y que a su vez se subdivide en RAM y ROM; y la Memoria Secundaria, donde se almacenan otros datos que no tienen cabida en la principal, la constituyen los Discos duros (HD), CD-ROM, disquetes (FD), Unidades de cinta,..

    3.Unidad Aritmético/Lógica: Es la parte encargada de procesar los datos, se conoce también como ALU (Arithmetic-Logic Unit). Las operaciones que realiza son de tipo aritmético: suma, resta, multiplicación y división; y de tipo lógico: igual, mayor que o menor que.

    4.Unidad de Control: Dirige la ejecución del programa y controla tanto el movimiento entre memoria y ALU, como las señales que circulan entre la CPU y los Periféricos.

    5.Unidad de Salida: Presentan al usuario los datos ya elaborados que se encuentran en la memoria del ordenador, los más habituales son la pantalla y la impresora.

    La Unidad de Control con la Unidad Aritmético/Lógica y la Memoria Principal forman la Unidad Central de Procesos (CPU), es decir el Ordenador.

    Las Unidades de Entrada y de Salida son los denominados Periféricos.

    2.5.- Tipos de ordenadores

    Existen diversos métodos de clasificación de los ordenadores según la tecnología de su fabricación, de las aplicaciones y de otras diversas circunstancias.

    2.5.1.-Clasificación básica

    a) ordenador digital: recibe este nombre porque procesa datos cuya representación responde a valores discretos como 0, 1, 2, etc., operando con ellos en etapas diversas y sucesivas.

    b) ordenador analógico: tienen semejanza con instrumentos de medida tales como amperímetro, voltímetro, termómetro, etc.; los cuales controlan la medida de una magnitud de forma continua.

    c) ordenador híbrido: posee características de los dos anteriores, habitualmente, los cálculos los realizan de forma analógica mientras que la entrada y salida de datos se hace de modo digital. La utilización del ordenador híbrido es frecuente en el control de procesos industriales, en ellos las funciones principales son controladas por un ordenador digital, mientras que la entrada de datos y salida de resultados se hace empleando ordenadores analógicos conectados con el digital.

    2.4.2.-Clasificación según la finalidad

    a) De propósito general: cuando están dedicados a resolver cualquier tipo de aplicación dependiendo del programa que se utilice, como por ejemplo los ordenadores de las grandes empresas.

    b) De propósito especial: cuando únicamente pueden resolver un tipo concreto y particular de problemas como el ordenador de un coche o de una lavadora.

    2.4.3.-Clasificación comercial

    Con el fin de situar los ordenadores en el puesto de mercado que le corresponde podemos clasificarlos en:

    a) Superordenador: son ordenadores muy rápidos y potentes utilizados por científicos y técnicos para resolver problemas complejos. Como por ejemplo serían los utilizados para la previsión del tiempo, desarrollos económicos a escala mundial, para estudios de medio ambiente, etc...

    b) Gran ordenador: son ordenadores de propósito general importantes dentro de la estructura de una compañía. Se destinan a operaciones diarias en las grandes empresas u organizaciones como son la gestión de cuentas en bancos, facturaciones de fábricas. Estos ordenadores están conectados a terminales compuestos de teclado y pantalla de donde reciben cuando te pasan información.

    c) Microordenadores: es el ordenador más popular ya que entre este tipo de ordenadores se encuentran los ordenadores personales. Esta categoría se subdivide en las siguientes:

    1) Estaciones de trabajo: ordenadores de alto rendimiento y pequeñas dimensiones empleados fundamentalmente en aplicaciones técnicas y científicas. En las que existe la necesidad del manejo y proceso de herramientas gráficas.

    2) Ordenador personal: son ordenadores de propósito general de velocidad de cálculo suficientemente alta para el trabajo general no especializado, un tipo de ordenador personal muy difundido es el ordenador portátil. Dentro del portátil existen varias categorías.
    b1) LAPTOP: es un ordenador personal de pequeño tamaño, portátil y de gran potencia de cálculo. Puede ser alimentado por corriente eléctrica o por una batería.
    b2) Notebook: se trata de un ordenador aún más pequeño en peso y dimensiones que el anterior y que también puede conectarse a la red eléctrica o a una batería. Como ejemplo sería las agendas electrónicas.

    b3) PC de bolsillo: son miniordenadores que caben en la palma de la mano como una calculadora de bolsillo programable; algunos tienen pantalla táctil.

    3.- El hardware

    3.1.-La CPU

    Como ya hemos visto la Unidad Central de Procesos (en inglés CPU: Central Processing Unit), se compone de la Memoria, la Unidad de Control y la Unidad Aritmético/Lógica. .

    3.1.1 La Memoria

    La Memoria Principal está formada por circuitos integrados (chips), en ellos la información se almacena en estados de tensión (+5 V) al que hacemos corresponder un uno, y no tensión (0 V) al que le corresponde un cero, por tanto el sistema de almacenamiento sólo posee dos posibles valores y por ello se denomina binario. Ésta es por lo tanto la menor cantidad de información que podemos almacenar en un ordenador, y se denomina bit (o cero o uno), y al conjunto de ocho bits se le denomina Byte u Octeto.

    Podemos imaginar la memoria como un conjunto de casillas, cada una con una dirección que la identifica, donde se almacenan los datos y las instrucciones correspondientes a los programas.

    Para conocer la ubicación de cada dato estas casillas deben estar convenientemente numeradas, es lo que se denomina dirección de memoria. En cada casilla podremos almacenar una determinada cantidad de bits según el ordenador, 8bits (1 Byte), 16 bits, 32 bits,.. .El número de bits que almacena un ordenador en cada casilla de la memoria y que puede manipular en cada ciclo se la denomina longitud de palabra ("word" en inglés).

    La siguiente tabla muestra, a modo de ejemplo, varias posiciones de memoria en un ordenador cuya longitud de palabra es de 8 bits, por tanto en cada dirección de memoria se almacena 1 Byte.

    Dirección de memoria

    Dato almacenado

    0 = 00000000

    01011010

    1 = 00000001

    01001100

    2 = 00000010

    11011001

    3 = 00000011

    00101110

    4 = 00000100

    10001101

    Etc

    etc

    La cantidad de Bytes que se pueden almacenar en la memoria de un ordenador es bastante elevada y por ello se utilizan prefijos, así 1 KiloByte o KB corresponde a 210 = 1024 Bytes (y no 1000 KB), 1 MegaByte o MB = 1024 KB, 1 GigaByte o GB = 1024 MB, 1 TeraByte o TB = 1024 GB.

    La memoria se comunica con el resto de la CPU mediante unos canales denominados "Buses". Existen tres, el Bus de datos por donde circulan los datos, el Bus de direcciones encargado de indicar la posición de un dato concreto almacenado en memoria, y el Bus de control por donde circulan las instrucciones de los procesos que lleva a cabo el ordenador.

    Por tanto, para localizar un dato en la memoria principal, la dirección que ocupa éste debe circular por el bus de direcciones. Según cual sea la amplitud del bus de direcciones y la longitud de palabra, así será el tamaño de la memoria que puede gestionar el ordenador. Es decir, el número de casillas o direcciones de memoria que pueden ser indicadas y el tamaño de la información que contienen. Para un bus de direcciones de 8 bits el ordenador podrá gestionar 28 = 256 posiciones de memoria y en cada una de ellas podremos almacenar 8 bits si esta es la longitud de palabra de ese ordenador.

    La siguiente figura (Figura 3) muestra la memoria de un ordenador con una longitud de palabra de 8 bits y un bus de direcciones también de 8 bits. Deberían existir 28 = 256 casillas - desde la 00000000 hasta la 11111111 (en lenguaje binario), cada una conteniendo un dato de 8 bits de tamaño , en total 256 x 8 = 2048 bits o 256 Bytes. Los datos contenidos en las casillas de memoria no tienen evidentemente ninguna relación con la dirección de estas, ya que van variando conforme se ejecuta el programa o se producen entradas de nuevos datos.

    Podemos escribir M = 2 D * P , siendo D la amplitud del bus de direcciones, P la longitud de palabra del ordenador y M la memoria en bits.

    Existen dos tipos de memoria en el ordenador, una de ellas es la denominada RAM (Random Access Memory, Memoria de Acceso Aleatorio) que es la encargada de almacenar los datos y los programas que la CPU está procesando. El término acceso aleatorio significa que no es necesario leer una serie de datos para acceder al que nos interesa, sino que podemos acceder directamente al dato deseado. Esta memoria depende del suministro de tensión eléctrica para mantener la información y por tanto al apagar el ordenador los datos almacenados en ella se perderán.

    La otra parte de la memoria se denomina ROM (Read Only Memory, Memoria de Solo Lectura), en la que se encuentran el test de fiabilidad del ordenador (POST: Power on Self Test), las rutinas de inicialización y arranque, y la BIOS que proporciona los servicios fundamentales para que el ordenador sea operativo, en su mayor parte controla periféricos del ordenador como la pantalla, el teclado y las unidades de disco. El término Memoria de Solo Lectura, significa que esta memoria no puede ser modificada y aun cuando apaguemos el ordenador la información permanecerá inalterada en la ROM.

    Existe otra porción de memoria denominada CMOS que contiene datos básicos de éste, como pueden ser el número de unidades de disquetes y su tipo, de discos duros y su tipo, la fecha, la hora y otros datos respecto al comportamiento fundamental del ordenador. Esta memoria no es de tipo permanente, ya que podemos variar la configuración de nuestro equipo y para ser mantenida necesita de la tensión que le suministra una pequeña pila o batería.

    3.1.2.- Unidad de control.

    Tiene como funciones principales el control, la coordinación y la interpretación de la instrucciones. Estas instrucciones en su conjunto forman lo que se denomina programa el lenguaje-máquina. Una instrucción de máquina tiene varias partes. Un código de operación que le indica a la unidad de control que operación debe hacerse con los datos. También posee dos direcciones de memoria que indican la localización de esos datos. La unidad de control lleva además un reloj electrónico que oscila con una frecuencia de millones de veces por segundo llamado reloj de sistema. La velocidad a la que el procesador realiza las operaciones viene determinada por dicho reloj. La velocidad de oscilación se mide en MegaHerzios (Mhz), es decir millones de ciclos por segundo. Es decir un ordenador cuyo procesador posea 50 Mhz oscilará el doble de rápido que uno que posea 25 Mhz. Los ordenadores con chips Pentium poseen una frecuencia a partir de 66 Mhz.

    3.1.3 Estructura lógica de un ordenador

    Queda reflejado en el siguiente esquema donde las líneas continuas representan el camino seguido por los datos y las instrucciones que los manejan y las líneas discontinuas el camino seguido por las señales y comandos.

    Informática básica

    Cada uno de los componestes físicos encargados de una determinada tarea dentro del ordenador reciben el nombre de módulo; el chip de la memoria o del procesador son ejemplos de módulo. La ventaja de utilizar módulos es que se pueden interconectar entre si de forma sencilla. La conexión de dispositivos se lleva a cabo de forma selectiva según les convenga.

    3.1.4.- La Placa Base

    Se denomina Placa Base o Madre (MotherBoard en inglés) a la placa de circuito impreso que integra los siguientes elementos:

  • Microprocesador: consiste en un circuito integrado que contiene la Unidad Aritmético/Lógica y la Unidad de Control. En la familia PC corresponde a los micros 8088, 8086, 80286,… . En esta familia a partir del 80486 también se incorpora el coprocesador matemático encargado de las operaciones en punto flotante.

  • Banco de memoria: está formado por uno o varios "chips" que forman la RAM, ésta es una de las dos partes que componen la memoria principal. Los PC actuales contienen una serie de zócalos donde se insertan los denominados módulos SIMM (Single Inline Memory Module) formados estos a su vez por varios "chips"; esta construcción modular permite añadir más módulos, y por tanto más memoria, cuando resulta necesario de una forma muy sencilla; eso si, respetando unas reglas de colocación en cuanto a su número y tamaño.

  • ROM: Formada a su vez por uno o varios circuitos integrados, aunque de características distintas a los que forman la RAM, que contienen información de modo permanente.

  • Ranuras o Slots de expansión: se trata de conexiones para las tarjetas de ampliación de la placa base; las más habituales suelen ser la tarjeta gráfica, la controladora de discos, la tarjeta de los puertos serie y paralelo. Las placas base - también se denominan placas madre - más modernas suelen incorporar tanto la controladora de discos, como la serie-paralelo y algunas también la tarjeta gráfica e incluso otros periféricos.

  • Resto: los cristales de cuarzo que suministran la frecuencia o frecuencias para el funcionamiento del sistema, el controlador programable de interrupciones que controla las interrupciones - las interrupciones, IRQ, son señales generadas por los componentes del ordenador, indicando que se requiere la atención de la CPU - y las presenta a la CPU, el controlador DMA - el propósito de este controlador es escribir o leer datos directamente de memoria prescindiendo del microprocesador -, el conector a la fuente de alimentación y otros como la memoria caché o el coprocesador matemático que no se encuentran en todos los ordenadores o incluso pueden estar integrados en el propio microprocesador.

  • Los primeros PC XT tenían un bus de datos de 8 bits y los dispositivos que se conectaban en las ranuras de expansión seguían el estándar ISA de 8 bits.

    Más tarde con la aparición de los PC AT el bus de datos se amplió a 16 bits y las ranuras de expansión tipo ISA pasaron a tener un ancho de 16 bits, ambos con una frecuencia de 8 MHz.

    Con la aparición de procesadores de 32 bits y la utilización de entornos gráficos este bus resultaba demasiado estrecho, sólo podía transportar 5 MB/s, y surgieron los estándares MCA, MCA/2 y EISA ambos permitían un ancho de 32 bits y tenían un ancho de banda de 40 MB/s el MCA/2 y 33 MB/s para el EISA.

    Aun con este tipo de Buses ciertos dispositivos como las tarjetas gráficas, los discos duros y los adaptadores de red se veían frenados en su necesidad de transmitir o recibir datos de la CPU.

    Aparece ante esta situación la idea de "bus local", que consiste en que periféricos como los citados puedan saltarse el bus de expansión y se comuniquen directamente con la CPU, de un modo parecido a como lo hace la memoria con el procesador.

    El primer desarrollo estándar de un bus local fue el denominado VESA Local Bus (VLB) - VESA es un consorcio formado por más de 120 compañías dedicado a crear especificaciones comunes - , este diseño tenía un ancho de banda de 132 MB/s funcionando a 32 bit y una frecuencia de 33 MHz. El diseño del VLB no era un diseño cerrado y podían surgir problemas de incompatibilidades.

    Hoy en día el bus local que se suele utilizar el es denominado PCI - desarrollado por SIG otro consorcio formado por más de 160 compañías - es un bus local de 32 bits, funcionando a una frecuencia de 33 MHz y con un ancho de banda máximo, como el VLB, de 132 MB/s, pero con características adicionales al VLB como son: la transferencia de ráfagas lineales, grandes volúmenes de datos son escritos o leídos de una dirección que se incrementa automáticamente para el próximo byte del flujo; posee un menor tiempo de latencia, desde que un periférico realiza una petición hasta que le es concedido el control; y también permite la concurrencia de tareas, la CPU puede estar dedicada a un cálculo mientras un dispositivo conectado al bus realiza su transferencia. Este bus permite además no tener que determinar en cada tarjeta, cambiando los puentes, IRQ's, DMA's y direcciones de memoria como en el bus ISA o VLB y que se realice esa asignación de modo automático "Plug & Play".

    3.2.- Los Periféricos

    3.2.1.- Periféricos de entrada

    3.2.1.1.- El teclado

    Compuesto como su nombre indica por una serie de teclas que representan letras, números y otros caracteres especiales. Al presionar un carácter en el teclado se produce un tren de impulsos que ingresa en el ordenador a través de un cable. Todo tren de impulsos está constituido por estados de tensión eléctrica y no tensión, unos y ceros, es decir, por bits.

    Para codificar los caracteres se suele usar el estándar ASCII ( American Standard Code for Information Interchange ) o el EBCDIC menos extendido. En ambos, cada carácter esta codificado mediante ocho bits, así por ejemplo utilizando ASCII la letra A sería 01000001, la B 01000010 y la C 01000011.

    Para intentar asegurar la fiabilidad en la transmisión, se añade un bit adicional denominado bit de paridad, si el ordenador que empleamos es de paridad par se añadirá un uno o un cero a cada carácter para que el total de unos trasmitidos sea par. Por ejemplo, si pulsamos la letra C, el número de unos correspondiente a su código ASCII es tres, y en este caso, añadiríamos un uno adicional para que el total de unos transmitidos sea cuatro, es decir par. Si pulsáramos la letra A, el total de unos sería dos y por tanto par y en este caso se añadiría un cero.

    Hay dos clases, teclado estandart o ampliado que posee más teclas que el primero.

    Las teclas principales son:

    -tecla de entrada o retorno: desplaza el cursor de línea, permite la entrada de datos y ordena la realización de órdenes, su símbolo es: Intro

    -tecla de escape: anula o cancela un comando de un programa o una orden. Su símbolo es: Esc

    -tecla control: se emplea en combinación con otras para realizar tareas especiales. Su símbolo es: ctrl.

    -tecla imprimir pantalla: produce una copia por impresora del contenido de la pantalla. Su símbolo es: Print screen

    -tecla de dirección: son una serie de teclas que nos permiten desplazarnos en las diversas direcciones y por las zonas que anteriormente ha pasado el cursor.

    -tecla de bloqueo de mayúsculas: permite que todo el texto escrito aparezca en mayúsculas. Su símbolo es: Bloq Mayus

    -tecla de pausa: permite detener la ejecución de un programa durante un periodo de tiempo. Su símbolo es: Pause

    -tecla de tabulación: mueve el cursor de la pantalla un determinado número de espacios. Su símbolo es un doble flecha

    -tecla suprimir: borra o suprime el carácter sobre el que está situado el cursor. Su símbolo es: Supr

    -tecla de bloqueo de números: permite la realización de tareas con un conjunto de teclas llamadas numéricas relacionadas con operaciones matemáticas. Su símbolo es Bloq.Num

    -tecla de retroceso: mueve el cursor de derecha a izquierda y borra el carácter allí presente. Su símbolo es una flecha sentido derecha-izquierda

    -tecla de alternar: asigna una función a una determinada tecla y en combinación con otras permite tareas especiales. Su tecla es Alt

    -teclas de función: son teclas que se utilizan para acometidos especiales y frecuentes: Su símbolo es F1, F2, ...

    -teclas de máquina de escribir: son las teclas correspondientes a las letras del alfabeto, a los signos de puntuación y a los números.

    -teclas numéricas: se utilizan para operaciones con cantidades numéricas y se utilizan fundamentalmente en aplicaciones de las hojas de cálculo.

    -teclas de control: son teclas que nos permiten el movimiento del cursor sobre la pantalla: Inicio Fin Insert

    Sobre la pantalla aparece un símbolo en forma de guión horizontal o vertical parpadeante, es lo que se llama cursor.

    3.2.1.2.- El Ratón o Mouse:

    Los más habituales son los ratones mecánicos, en estos en su parte inferior se encuentra una bola que rueda al deslizar el ratón sobre la superficie de la mesa o de una alfombrilla, el movimiento de la bola se transmite a dos ejes perpendiculares y de éstos a unas ruedas dentadas con un sistema óptico que permite captar el giro de cada una de estas ruedas, de aquí, mediante la electrónica del ratón, estos valores de movimiento serán enviados por el puerto serie (COM 1, COM 2,..) - por el puerto serie los datos se transmiten bit a bit -, o de un bus especial para el ratón, hacia la CPU, que mediante el programa adecuado podrá situar el cursor en la pantalla. Al pulsar el botón o botones del ratón, la CPU sabrá, por tanto, sobre que elemento de la pantalla se está actuando.

     3.2.1.3.- El Escáner

    Permite convertir información gráfica en una imagen digitalizada o mapa de bits ("Bitmap"). La imagen que se desea digitalizar se coloca en el escáner, en éste la imagen es recorrida por un haz luminoso, y la luz reflejada es recogida por un dispositivo tipo CCD (del mismo tipo que el que incorporan las cámaras de vídeo) que convierte la señal luminosa en señal eléctrica, posteriormente esta información se convierte en señales digitales que ingresaran en el ordenador.

    3.2.1.4.- La tableta digitalizadora

    Consiste en un tablero de dibujo que puede ser recorrido por un lápiz, los movimientos del lápiz se convierten en informaciones digitales y se envían al ordenador a través del puerto serie.

     3.2.1.5.- Otros periféricos de entrada

    Lectores de códigos de barras, Lectores de fichas perforadas (en desuso), …

    3.2.2.- Periféricos de salida

    3.2.2.1.- La pantalla

    Consiste, en los equipos de sobremesa, en un tubo de rayos catódicos, en éste tres haces de electrones correspondiendo a los tres colores básicos (rojo, verde y azul) inciden sobre una rejilla tras la cual está situada una pantalla de fósforo que se ilumina. Estos haces recorren la pantalla de izquierda a derecha y de arriba a abajo formando la imagen. Hecho esto se sitúan de nuevo en la esquina superior izquierda para formar una nueva imagen.

    Cada uno de estos tres haces da lugar a un punto de color básico (rojo, verde o azul), la agrupación de los tres puntos de color básicos da lugar a un punto de la imagen denominado píxel.

    Por último, respecto al monitor cabe destacar la frecuencia con que estos haces forman una imagen, cuanto mayor sea ésta mayor será la calidad de la imagen, y la máxima resolución con que pueda trabajar, número de pixels horizontales y verticales.

    El monitor recibe a su vez la información de la tarjeta gráfica, en ésta cabe distinguir la memoria de vídeo que implicará la máxima resolución que pueda producir la tarjeta gráfica, y a partir del desarrollo VGA el DAC (Conversor Digital Analógico) encargado de traducir la señal digital generada por el procesador a formato analógico para que pueda ser representada en el monitor. En la Figura se representa la memoria correspondiente a diversos estándares de tarjetas gráficas.

    Tipo

    Pixels

    Colores

    Memoria (bits)

    Memoria

    CGA

    320 x 200

    4

    320x200x2

    16.000 B

    EGA

    640 x 350

    16

    640x350x4

    112.000 B

    VGA

    640 x 480

    16

    640x480x4

    153.600 B

    Super VGA

    800 x 600

    256

    800x600x8

    480.000 B

    XGA

    1024 x 768

    65.536 (High Color)

    1024x768x16

    1.536 KB

    Otros

    800 x 600

    232 (True Color)

    800x600x32

    1.875 KB

    3.2.2.2.- La impresora

    Nos sirve para tener una copia impresa de datos o figuras, en definitiva de la información elaborada o almacenada en el ordenador.

    Existen diferentes tipos de impresoras, matriciales o de agujas, de inyección de tinta, láser, etc. . Todas ellas suelen recibir la información a través del puerto paralelo del ordenador - por el puerto paralelo (LPT 1,..) los datos se transmiten en grupos de 8 bits - y utilizan para ello un cable tipo Centronics.

      Las impresoras matriciales contienen en el cabezal de impresión una serie de agujas (9, 18, 24 ó 48) que golpean la cinta entintada y ésta al papel, dando lugar así a la información impresa. El número de agujas, evidentemente, implica una mayor calidad en la impresión. Las impresoras matriciales suelen disponer de una técnica denominada NLQ que consiste en imprimir el mismo carácter dos veces pero ligeramente desplazado, de este modo se puede mejorar la calidad de la impresión, aunque ésta resulta más lenta. La principal ventaja de las impresoras matriciales es su bajo costo y su rapidez. Existen impresoras matriciales de color aunque los resultados son bastante limitados.

    Las impresoras de inyección contienen un cartucho de tinta para la impresión en blanco y negro y otro o otros tres con los colores Cyan, Magenta y Amarillo para la impresión en color. En estas impresoras la tinta se sitúa en el cabezal y mediante una resistencia se calienta éste que expulsa una burbuja de tinta contra el papel. Las impresoras de inyección producen muy buenos resultados en la impresión tanto en blanco y negro como en color. Debido a su reducido coste y a su calidad son hoy día las de mayor aceptación.

    Las impresoras láser utilizan un tambor fotosensible que es activado por un láser, este tambor después de ser activado por el láser queda impregnado por el carboncillo del toner que puede pasar al papel. Las impresoras láser producen documentos de gran calidad y con una velocidad superior a las de inyección, pero requieren de una memoria o buffer elevada y suelen ser caras.

    Un grupo especial de impresoras láser y también de inyección lo constituyen las impresoras PostScript, en éstas la imagen no es enviada a la impresora en forma de matriz de puntos, sino como gráfico vectorial, de este modo se le puede decir a la impresora "imprime un circulo de radio r cm centrado en el punto x,y", el resultado es una mayor calidad de impresión en gráficos y figuras.

    Existen otros tipos de impresoras como las de margarita, transferencia térmica de cera, de sublimación, etc. .

    3.2.2.3.- Otros dispositivos de salida

    El Trazador Gráfico o Plotter: Este dispositivo mediante una serie de lápices de dibujo que va escogiendo puede realizar dibujos de gran precisión, se utiliza en diseño gráfico y estudios de arquitectura básicamente.

    3.2.3.- Periféricos de Entrada y Salida

    3.2.3.1.- El Módem:

    Se utiliza para enviar y recibir datos a través de la línea telefónica.

    El término Módem procede de Modulador / Demodulador que resume la función del módem, es decir, los datos que un ordenador debe enviar están formados por bits, estos bits se trasmiten de uno en uno por el puerto serie al módem, éste convierte estos datos digitales en señales analógicas de modo que puedan circular por la línea telefónica, modula los datos. El módem quese encuentra en el otro extremo de la línea telefónica y recibe estas señales de frecuencia las convierte en señales digitales, bits, decimos que demodula los datos, y los transmite por el puerto serie de uno en uno al ordenador. La Red de Telefonía Básica (RTB) permite transmitir frecuencias de hasta 2400 Hz, por esto los módems si no utilizaran otras técnicas de compresión podrían transmitir como máximo 2400 bits por segundo. No se debe confundir por tanto la frecuencia de la señal con que se transmiten los datos por la RTB que se expresa en baudios (2400 baudios, 1200 baudios,..), con la cantidad de datos que se transmiten que se expresa en bits/s (28.800 bits/s, 14.400 bits/s,..).

    Para realizar esta comunicación entre el PC y el Módem existe un chip que juega un papel muy importante, es el denominado UART (Receptor Transmisor Asíncrono Universal). Éste chip se encarga de convertir los datos que recibe en grupos de 8 bits de ancho en cadenas de 1 bit de ancho de modo que puedan salir por el puerto serie. También comprueba el bit de paridad de los datos recibidos y de insertarlo en los enviados, así como los bits de inicio y de parada, es decir los bits que van al inicio y final de un grupo de datos, normalmente grupos de 8 bits. En los PC la UART 8250 solo podía realizar transferencias a baja velocidad, la 16450 mediante compresión hasta 115.200 bits/s en sistemas monotarea y la 16550 de idéntica velocidad pero con multitarea.

      La mayoría de módems utilizan un grupo de ordenes o comandos de comunicación denominados comandos Hayes o comandos AT, debido a que todos ellos empiezan con las letras AT (por ejemplo ATDT significa realizar la marcación por tonos o ATDP por pulsos).

    3.2.3.2.- La Tarjeta de sonido:

    Se encargan de digitalizar las ondas sonoras introducidas a través del micrófono, o convertir los archivos sonoros almacenados en forma digital en un formato analógico para que puedan ser reproducidos por los altavoces.

    Los sonidos que puede percibir el oído humano abarcan las frecuencias de 20 a 20.000 Hz.

    La tarjeta de sonido recorre estas ondas tomando muestras del tipo de onda (de su frecuencia), esta operación se realiza con valores variables de muestreo, desde 8.000 hasta 44.100 Hz, a mayor frecuencia de muestreo mayor será la calidad de la grabación. Y del nivel sonoro de esta onda, esta información se guarda en 8 bits (28 = 256 niveles de sonido) o en 16 bits (216 = 65.536 niveles de sonido). Y en un canal o Mono o dos canales o Estéreo.

    La calidad telefónica correspondería a 11.025 Hz, 8bits y Mono. La calidad de la radio a 22.050 Hz, 8 bits y Mono, ocupando el archivo el doble que el primero. Y la calidad del CD a 44.100 Hz, 16 bits y Estéreo, ocupando el archivo 16 veces más que el primero.

      El proceso de reproducción sigue los mismos pasos pero en sentido contrario.

    Muchas tarjetas de sonido poseen capacidades MIDI; esto significa que en un chip de la tarjeta, sintetizador, se encuentran almacenadas las características de diferentes instrumentos musicales, y la grabación o reproducción de un sonido se hace en referencia a éstos y las notas musicales correspondientes.

    3.2.3.3.- Otros periféricos de entrada y salida:

    La pantalla táctil que permite seleccionar, tocando la pantalla, las opciones que se le presentan al usuario. La tarjeta digitalizadora y compresora de vídeo...

    3.2.4.- Sistemas de almacenamiento

    3.2.4.1.- Disqueteras:

    Contienen un motor eléctrico que permite girar el soporte de datos, disquete o floppy disk o FD , y uno o dos cabezales de lectura y escritura que pueden situarse en un punto específico del disquete, éste a su vez está formado por una superficie circular de material plástico recubierto de una substancia que puede magnetizarse. El cabezal, al situarse sobre una zona del disquete, que se encuentra girando a unas 360 r.p.m., provoca en éste una señal eléctrica que es codificada en formato binario por la electrónica de la disquetera. Esta señal se transmite por una cinta (un grupo de finos cables eléctricos) a la controladora de FD/HD - conectada en una de las ranuras de expansión o integrada en la propia placa base -, y de ésta al microprocesador o a la memoria. El proceso de escritura en el FD sigue los mismos pasos pero en sentido contrario.

    Existen disqueteras de diferentes tipos, las primeras tenían una anchura de 8 pulgadas, más tarde aparecieron las de 5 ¼ pulgadas y evolucionaron desde las que podían contener 160 KB hasta las más modernas de 1,2 MB, más tarde hicieron su aparición las disqueteras de 3 ½ pulgadas que podían almacenar en un principio 720 KB y posteriormente 1,44 MB. Éstas últimas unen a su menor tamaño y mayor capacidad, el albergar en una carcasa de plástico rígido al disquete y de este modo protegerlo de modo mucho más efectivo.

      En ambos tipos de disqueteras los disquetes pueden ser protegidos contra escritura, en las primeras es necesario usar un papel adhesivo, mientras que en las de 3 ½ " esta función la realiza un cierre deslizante.

    Para poder localizar los datos en el FD previamente se deben realizar una serie de marcas en el mismo, este proceso se denomina formatear el disquete y consiste en dividirlo en una serie de pistas concéntricas y cada una de éstas en una serie de sectores, véase Figura 11, por ejemplo los disquetes de 3 ½ " y 1,44 MB de capacidad poseen 80 pistas en cada cara y 18 sectores por pista. La situación de cada archivo está almacenada en la FAT (File Allocation Table), éste método es el que sigue el MS-DOS y algunos otros sistemas operativos.

    Para tener acceso más rápido a la información el ordenador divide al diskette en pistas y sectores pudiendo así ordenar la información.

    Existen dos formas de acceder a un dato almacenado en una memoria cualquiera, una es en serie, leyendo desde el primer dato hasta encontrar el que se busca y otra es directamente encontrando el dato sin pasar por ningún otro

    En la siguiente figura vemos esquematizado lo expuesto:

    Informática básica

    3.2.4.2.- Discos Duros (HD):

    Se componen de varios discos circulares rígidos, y no flexibles como en el caso de las disqueteras, recubiertos de un material susceptible de ser magnetizado. Pueden ser grabados o leídos mediante un cabezal por ambas caras mediante un proceso similar al de los FD, la diferencia estriba en la muy superior velocidad de giro de éstos, por lo menos unas 3.600 r.p.m. Los HD pueden lograr estas elevadas velocidades de giro debido a que se encuentran herméticamente cerrados dentro de una carcasa de aluminio. Debido a las elevadas velocidades de giro los HD logran unos tiempos de búsqueda promedio muy inferiores a las disqueteras y unas velocidades de transferencia muy superiores, ambas características los convierten en el medio más rápido - excluyendo la memoria principal - para almacenar o transferir información por el momento.

    El proceso de formatear el HD se realiza de forma similar al disquete, pero como ya hemos comentado, los discos duros suelen estar formados por más de un disco y cada uno de estos puede ser formateado por ambas caras. Así un HD se divide en cabezales, cada uno de éstos en cilindros o pistas, y cada una de éstas, en sectores. La capacidad total de un HD se puede calcular entonces:

     Capacidad total = nº de cabezales x nº de cilindros x nº de sectores por pista x nº de bytes por sector

    Por otra parte, el sistema operativo MS-DOS divide el HD en los denominados "clusters", éstos constituyen las unidades más pequeñas de información que puede direccionar éste sistema operativo dentro de un HD, y están formados por un número variable de sectores según sea la capacidad total del HD. Una de las nefastas consecuencias de éste método consiste en que cuando el HD es grande, 1 GB o más, los clusters también son muy grandes y cada fichero que se encuentra en el HD ocupa al menos un cluster, cuando el fichero es más pequeño que el cluster parte del cluster se desperdicia, ya que en este cluster no se puede guardar ningún otro fichero. Así nos encontramos discos duros prácticamente llenos, en los que si sumamos el tamaño total ocupado por los ficheros no coincide con el tamaño ocupado que nos muestra el sistema operativo. Por ejemplo, en un HD de 2 GB de capacidad se pueden llegar a desperdiciar fácilmente más de 500 MB. La única solución a este problema consiste en dividir el disco duro en varios de menor tamaño, es decir, realizar varias particiones mediante el comando FDISK de MS-DOS.

    Por otra parte, el HD y el FD necesitan de una electrónica para comunicarse con el ordenador. Está electrónica se encuentra en una tarjeta denominada "controladora de HD/FD", existen diversos estándares de controladoras, y cada controladora sólo puede operar con los HD de su tipo. Los antiguos HD eran del tipo MFM o RLL, después surgieron los IDE y los Enhanced IDE, y los SCSI en sus distintas versiones. Las controladoras IDE también pueden "controlar" otros dispositivos como unidades CD-ROM, las SCSI aparte de los CD-ROM también se utilizan con otros dispositivos como Escáneres.

    3.2.4.3.- CD-ROM:

    Éstas unidades de almacenamiento están constituidos por un soporte plástico en las que un láser ha realizado unas pequeñas hendiduras, esta capa se recubre con una capa de material reflectante, y ésta con otra capa de protección. En el momento de la lectura un láser de menor intensidad que el de grabación reflejará la luz o la dispersará y así podrán ser leídos los datos almacenados.

    Las pistas en este soporte se encuentran dispuestas en forma de espiral desde el centro hacia el exterior del CD-ROM, y los sectores son físicamente del mismo tamaño. El lector varia la velocidad de giro del CD-ROM, según se encuentre leyendo datos en el centro o en los extremos, para obtener una velocidad constante de lectura.

    La velocidad de transferencia de estas unidades ha ido variando, las primeras unidades tenían una velocidad de 150 KB/s y se denominaron de simple velocidad, ya que esta velocidad de transferencia era la que venía recogida en las especificaciones del MPC (Multimedia PC Marketing Council), posteriormente han ido apareciendo unidades 2X (2 x 150 = 300 KB/s), hasta en la actualidad 12X ( 12 x 150 = 1.800 KB/s ).

    Una de las principales ventajas de los CD-ROM es que el desgaste es prácticamente nulo, y la principal desventaja es que no podemos cambiar lo que existe grabado, como podemos hacer en un HD o un FD.

    En un CD-ROM podemos almacenar hasta 650 MB de información, lo que supone almacenar unas 150.000 páginas de información, o la información contenida en 1.200 disquetes.

    Existen unidades CD-ROM que se conectan a controladoras IDE y otras a controladoras SCSI como ya se ha mencionado al hablar de los discos duros.

    Recientemente han hecho su aparición las unidades DVD (Digital Video Disc), éstas unidades son básicamente un CD-ROM con una muy superior densidad de grabación, logrando una capacidad de almacenamiento de 4,38 GB si se graban por una sola cara y una capa, hasta 15,90 GB si la grabación se realiza en dos caras y con dos capas. Cada cara puede tener hasta dos capas, ver Figura.

    Tipo

    Diámetro

    Caras

    Capas

    Capacidad

    DVD-5

    12 cm

    1

    1

    4,38 Gb

    DVD-9

    12 cm

    1

    2

    7,96 Gb

    DVD-10

    12 cm

    2

    1

    8,75 Gb

    DVD-18

    12 cm

    2

    2

    15,90 Gb

    DVD-R

    12 cm

    1

    1

    3,68 Gb

    DVD-RAM

    12 cm

    1

    1

    2,40 Gb

    Respecto a la compatibilidad de los DVD con los CD-ROM es absoluta en el caso de los CD-ROM estampados industrialmente y de los CD-RW; pero no así con los CD-R (procedentes de un grabador) que necesitan para ser leidos por un lector DVD, que éste disponga de dos láser (láser dual).

    3.2.4.4.- Otras unidades de almacenamiento:

    Las unidades de Backup que utilizan cinta similar a las de los cassettes. Los discos magneto-ópticos que utilizan un láser para calentar la superficie y una cabeza de lectura-escritura como los FD, una de sus ventajas es la práctica inalterabilidad de los datos, ya que no pueden ser modificados por campos electromagnéticos si no son calentados previamente por el láser. Las unidades ZIP, etc. .

    3.3.- Representación de datos:

    3.3.1.- El Sistema Decimal:

    El sistema de numeración que utilizamos se denomina decimal ya que emplea diez dígitos para indicar una cantidad, y es además un sistema posicional ya que cada dígito debe su valor a la posición que ocupa en la cantidad a la que pertenece.

    3.3.2.- El Sistema Binario

    El sistema binario, como el decimal, es un sistema posicional; pero el valor de la posición viene dado por potencias de 2 ( 20, 21, 22,…) ya que solo se utilizan dos dígitos, el cero y el uno.

    Por tanto, si queremos convertir un número en base 2 (binario) al sistema decimal (base 10), no tenemos mas que multiplicar el dígito (0 ó 1) por la potencia de 2 correspondiente a su posición, véase tabla adjunta.

    Como 1 + 2 + 0 + 8 = 11 tenemos que 1011(2 = 11(10 .

    Si lo que queremos es convertir un número binario a decimal, dividiremos sucesivamente el valor decimal por 2 hasta llegar a 1. Los restos de las divisiones nos indicarán el valor binario, véase tabla adjunta

    División

    Cociente

    Resto

    52 / 2

    26

    0

    26 / 2

    13

    0

    13 / 2

    6

    1

    6 / 2

    3

    0

    3 / 2

    1

    1

    1

     

    1

    Por tanto 52(10 = 110100(2 .

    Como ya he comentado, los ordenadores "utilizan" este sistema de numeración, en cada posición de memoria solo pueden almacenar 1 bit ( o un cero o un uno).

    3.3.3.- El Sistema Hexadecimal:

    El sistema hexadecimal, como los anteriores, también es posicional. En este caso el valor de la posición viene dado por potencias de 16 (160, 161, 162,…).

    Como sólo poseemos 10 caracteres para representar los posibles dígitos, se añaden las letras A, B, C, D, E y F.

    Por tanto en base 16 disponemos de los siguientes caracteres 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14, y F = 15.

    Para realizar la conversión al sistema decimal seguiremos un método similar al anterior.

    Por tanto, como 15 + 32 + 1280 + 40960 = 42287 tenemos que A52F(16 = 42287(10 , también se suele representar como A52Fh, indicando la h que se trata de un valor hexadecimal.

    Si lo que queremos es convertir una cantidad hexadecimal a decimal, seguiremos un método similar al utilizado con los valores binarios, teniendo en cuenta que si obtenemos como restos 10, 11, 12, 13, 14 ó 15 debemos sustituirlos por A, B, C, D, E o F.

    Por tanto 332(10 = 14C(16 ó 14Ch.

    El sistema hexadecimal se suele utilizar ampliamente en informática, por ejemplo para indicar direcciones de memoria.

    4.-Configuración de redes

    4.1.-Introducción a las redes locales

    Lo primero que se puede preguntar un usuario cuando se plantea la posibilidad de instalación o utilización de una red local, es saber cómo va a mejorar su trabajo en el ordenador al utilizar dicho entorno. La respuesta va a ser diferente según el tipo de trabajo que desempeñe. En resumen, una red local proporciona la facilidad de compartir recursos entre sus usuarios. Esto es:

    • Supone compartir ficheros.

    • Supone compartir impresoras.

    • Se pueden utilizar aplicaciones específicas de red.

    • Se pueden aprovechar las prestaciones cliente/servidor.

    • Se puede acceder a sistemas de comunicación global.

    4.1.1.- Compartir ficheros

    La posibilidad de compartir ficheros es la prestación principal de las redes locales. La aplicación básica consiste en utilizar ficheros de otros usuarios, sin necesidad de utilizar el disquete.

    La ventaja fundamental es la de poder disponer de directorios en la red a los que tengan acceso un grupo de usuarios, y en los que se puede guardar la información que compartan dichos grupos.

    Ejemplo: se crea una carpeta para el departamento de contabilidad, otra para el departamento comercial y otra para el departamento de diseño, facilita que estos usuarios tengan acceso a la información que les interesa de forma instantánea. Si a esto se añaden aplicaciones concretas, entonces el trabajo en grupo mejora bastante con la instalación de la intranet. Esto se aprecia en las aplicaciones de bases de datos preparadas para el trabajo en redes locales (la mayoría de las actuales), lo que permite que varios usuarios puedan acceder de forma simultánea a los registros de la base de datos, y que las actualizaciones que realice un operador queden inmediatamente disponibles para el resto de los usuarios.

    4.1.2.- Impresión en red

    Las redes locales permiten que sus usuarios puedan acceder a impresoras de calidad y alto precio sin que suponga un desembolso prohibitivo. Por ejemplo, si tenemos una oficina en la que trabajan siete personas, y sus respectivos ordenadores no están conectados mediante una red local, o compramos una impresora para cada usuario (en total siete), o que cada usuario grabe en un disquete su documento a imprimir y lo lleve donde se encuentra la impresora. Si hay instalada una red local, lo que se puede hacer es comprar una o dos impresoras de calidad, instalarlas y que los usuarios las compartan a través de la red.

    Cuando se comparte una impresora en la red, se suele conectar a un ordenador que actúa como servidor de impresión, y que perfectamente puede ser el equipo de un usuario. También existen impresoras que disponen de una tarjeta de red que permite la conexión directa en cualquier punto de la red sin necesidad de situarse cerca de un servidor.

    Algo complementario a la impresión en red es la posibilidad de compartir dispositivos de fax. Si un ordenador tiene configurado un módem para utilizarlo como fax, puede permitir que el resto de los usuarios de la red lo utilicen para enviar sus propios documentos.

    4.1.3.- Aplicaciones de red

    Existe un gran número de aplicaciones que aprovechan las redes locales para que el trabajo sea más provechoso. El tipo de aplicaciones más importante son los programas de correo electrónico. Un programa de correo electrónico permite el intercambio de mensajes entre los usuarios. Los mensajes pueden consistir en texto, sonido, imágenes, etc. y llevar asociados cualquier tipo de ficheros binarios. En cierto modo el correo electrónico llega a sustituir a ciertas reuniones y además permite el análisis más detallado del material que el resto de usuarios nos remitan.

    4.1.4.- Aplicaciones cliente/servidor

    Es un concepto muy importante en las redes locales para aplicaciones que manejan grandes volúmenes de información. Son programas que dividen su trabajo en dos partes, una parte cliente que se realiza en el ordenador del usuario y otra parte servidor que se realiza en un servidor con dos fines :

    • Aliviar la carga de trabajo del ordenador cliente.

    • Reducir el tráfico de la red.

    Ejemplo: si disponemos de un ordenador que actúa como servidor de base de datos, con un enfoque tradicional, el servidor solamente lo es de ficheros. Si en algún momento el usuario quiere hacer una selección de personas mayores de 30 años por ejemplo, se deben leer todos los registros de la base de datos para comprobar cuáles cumplían la condición. Esto supone un elevado tráfico en la red. Con las aplicaciones cliente/servidor una consulta sobre una base de datos se envía al servidor, quien realiza la selección de registros y envía solo los campos que le interesan al usuario. Se reduce así considerablemente el tráfico en la red y el ordenador cliente se encuentra con el trabajo hecho. El sistema en sí resulta bastante más rápido, aunque a cambio requiere que los servidores tengan mejores prestaciones.

    4.1.5.- Acceso a internet

    Es una de las prestaciones que con el tiempo está ganando peso específico. Consiste en la posibilidad de configurar un ordenador con una conexión permanente a servicios en línea externos, de forma que los usuarios de la intranet no necesiten utilizar un módem personal para acceder a ellos. El ejemplo más de moda es el acceso a Internet.

    Mediante un servidor de comunicaciones se puede mantener una línea permanente de alta velocidad que enlace la intranet con Internet. El servidor puede estar equipado con un módem o una tarjeta de comunicación a RDSI, que activa la conexión cuando algún usuario de la red lo necesita. Cuando la conexión está activa, cualquier otro usuario puede compartirla, aunque en este caso las prestaciones de cada usuario serán menores que si tuvieran una conexión individual.

    4.2.-Sistema distribuido y red local

    No se debe confundir una red local con un sistema distribuido. Aunque parezca que son conceptos similares difieren en algunas cosas.

    Un sistema distribuido es multiusuario y multitarea. Todos los programas que se ejecuten en un sistema distribuido lo van a hacer sobre la CPU del servidor en lo que en términos informáticos se denomina "tiempo compartido". Un sistema distribuido comparte la CPU.

    Sin embargo, en una intranet, lo que en realidad se denomina servidor, lo es, pero de ficheros o de bases de datos. Cada usuario tendrá un ordenador autónomo con su propia CPU dónde se ejecutarán las aplicaciones que correspondan. Además, con la aparición de la arquitectura cliente/servidor, la CPU del servidor puede ejecutar algún programa que el usuario solicite.

    Una red local puede tener distintas configuraciones que se verán más adelante, pero básicamente se pueden hablar de dos tipos:

    • Red con un servidor: existe un servidor central que es el “motor” de la red. El servidor puede ser activo o pasivo dependiendo del uso que se le dé.

    • Peer to peer : Una red de igual a igual. Todos los puestos de la red pueden hacer la función de servidor y de cliente.

    En una intranet, interesa tener un servidor web, que será la parte más importante de la red.

    4.3.- Redes de comunicaciones

    Dependiendo de su arquitectura y de los procedimientos empleados para transferir la información las redes de comunicación se clasifican en :

    • Redes conmutadas

    • Redes de difusión

    4.3.1.-Redes conmutadas

    Consisten en un conjunto de nodos interconectados entre sí, a través de medios de transmisión (cables), formando la mayoría de las veces una topología mallada, donde la información se transfiere encaminándola del nodo de origen al nodo destino mediante conmutación entre nodos intermedios. Una transmisión de este tipo tiene 3 fases :

    • Establecimiento de la conexión.

    • Transferencia de la información.

    • Liberación de la conexión.

    Se entiende por conmutación en un nodo, a la conexión física o lógica, de un camino de entrada al nodo con un camino de salida del nodo, con el fin de transferir la información que llegue por el primer camino al segundo. Un ejemplo de redes conmutadas son las redes de área extensa.

    Las redes conmutadas se dividen en :

    • Conmutación de paquetes.

    • Conmutación de circuitos.

    CONMUTACIÓN DE PAQUETES

    Se trata del procedimiento mediante el cual, cuando un nodo quiere enviar información a otro, la divide en paquetes. Cada paquete es enviado por el medio con información de cabecera. En cada nodo intermedio por el que pasa el paquete se detiene el tiempo necesario para procesarlo. Otras características importantes de su funcionamiento son :

    • En cada nodo intermedio se apunta una relación de la forma : “todo paquete con origen en el nodo A y destino en el nodo B tiene que salir por la salida 5 de mi nodo”.

    • Los paquetes se numeran para poder saber si se ha perdido alguno en el camino.

    • Todos los paquetes de una misma transmisión viajan por el mismo camino.

    • Pueden utilizar parte del camino establecido más de una comunicación de forma simultánea.

    CONMUTACIÓN DE CIRCUITOS

    Es el procedimiento por el que dos nodos se conectan, permitiendo la utilización de forma exclusiva del circuito físico durante la transmisión. En cada nodo intermedio de la red se cierra un circuito físico entre un cable de entrada y una salida de la red. La red telefónica es un ejemplo de conmutación de circuitos.

    4.3.2.-REDES DE DIFUSIÓN

    En este tipo de redes no existen nodos intermedios de conmutación; todos los nodos comparten un medio de transmisión común, por el que la información transmitida por un nodo es conocida por todos los demás. Ejemplo de redes de difusión son :

    • Comunicación por radio.

    • Comunicación por satélite.

    • Comunicación en una red local.

    4.4.-CÓMO FUNCIONA UNA RED

    Se puede pensar por un momento en el servicio de correos. Cuando alguien desea mandar una carta a otra persona, la escribe, la mete en un sobre con el formato impuesto por correos, le pone un sello y la introduce en un buzón; la carta es recogida por el cartero, clasificada por el personal de correos, según su destino y enviada a través de medios de transporte hacia la ciudad destino; una vez allí otro cartero irá a llevarla a la dirección indicada en el sobre; si la dirección no existe, al cabo del tiempo la carta devolverá al origen por los mismos cauces que llegó al supuesto destino.

    Más o menos, esta es la forma en que funciona una red : la carta escrita es la información que se quiere transmitir; el sobre y sello es el paquete con el formato impuesto por el protocolo que se utiliza en la transmisión; la dirección del destinatario es la dirección del nodo destino y la dirección del remitente, será la dirección del nodo origen, los medios de transporte que llevan la carta cerca del destino es el medio de transmisión (cable coaxial, fibra óptica …); las normas del servicio de correos, carteros y demás personal son los protocolos de comunicaciones establecidos.

    Si se supone que se está utilizando el modelo OSI de la ISO. Este modelo tiene 7 niveles, es como decir que la carta escrita pasa por 7 filtros diferentes (trabajadores con diferentes cargos) desde que la ponemos en el buzón hasta que llega al destino. Cada nivel de esta torre se encarga de realizar funciones diferentes en la información a transmitir. Cada nivel por el que pasa la información a transmitir que se ha insertado en un paquete, añade información de control, que el mismo nivel en el nodo destino irá eliminando. Además se encarga de cosas muy distintas: desde el control de errores, hasta la reorganización de la información transmitida cuando esta se ha fragmentado en tramas.

    Si la información va dirigida a una red diferente (otra ciudad en el caso de la carta), la trama debe llegar a un dispositivo de interconexión de redes (router, gateway, bridges), que decidirá, dependiendo de su capacidad, el camino que debe seguir la trama. Por eso es imprescindible que el paquete lleve la dirección destino y que esta contenga, además de la dirección que identifica al nodo, la dirección que identifica la red a la que pertenece el nodo.

    4.5.-TOPOLOGÍA DE UNA RED

    La topología de una red define únicamente la distribución del cable que interconecta los diferentes ordenadores, es decir, es el mapa de distribución del cable que forma la intranet. Define cómo se organiza el cable de las estaciones de trabajo. A la hora de instalar una red, es importante seleccionar la topología más adecuada a las necesidades existentes. Hay una serie de factores a tener en cuenta a la hora de decidirse por una topología de red concreta y son :

    • La distribución de los equipos a interconectar.

    • El tipo de aplicaciones que se van a ejecutar.

    • La inversión que se quiere hacer.

    • El coste que se quiere dedicar al mantenimiento y actualización de la red local.

    • El tráfico que va a soportar la red local.

    • La capacidad de expansión. Se debe diseñar una intranet teniendo en cuenta la escalabilidad.

    No se debe confundir el término topología con el de arquitectura. La arquitectura de una red engloba :

    • La topología.

    • El método de acceso al cable.

    • Protocolos de comunicaciones.

    Actualmente la topología está directamente relacionada con el método de acceso al cable, puesto que éste depende casi directamente de la tarjeta de red y ésta depende de la topología elegida.

    4.5.1.-TOPOLOGÍA FÍSICA

    Es lo que hasta ahora se ha venido definiendo; la forma en la que el cableado se realiza en una red. Existen tres topología físicas puras :

    • Topología en anillo.

    • Topología en bus.

    • Topología en estrella.

    Existen mezclas de topologías físicas, dando lugar a redes que están compuestas por mas de una topología física.

    4.5.2.-TOPOLOGÍA LÓGICA

    Es la forma de conseguir el funcionamiento de una topología física cableando la red de una forma más eficiente. Existen topologías lógicas definidas :

    • Topología anillo-estrella : implementa un anillo a través de una estrella física.

    • Topología bus-estrella : implementa una topología en bus a través de una estrella física.

    TOPOLOGÍA EN BUS

    Consta de un único cable que se extiende de un ordenador al siguiente de un modo serie. Los extremos del cable se terminan con una resistencia denominada terminador, que además de indicar que no existen más ordenadores en el extremo, permiten cerrar el bus.

    Sus principales ventajas son :

    • Fácil de instalar y mantener.

    • No existen elementos centrales del que dependa toda la red, cuyo fallo dejaría inoperativas a todas las estaciones.

    Sus principales inconvenientes son :

    • Si se rompe el cable en algún punto, la red queda inoperativa por completo.

    Cuando se decide instalar una red de este tipo en un edificio con varias plantas, lo que se hace es instalar una red por planta y después unirlas todas a través de un bus troncal.

    Figura: topología en forma de bus

    TOPOLOGÍA EN ANILLO

    Sus principales características son :

    • El cable forma un bucle cerrado formando un anillo.

    • Todos los ordenadores que forman parte de la red se conectan a ese anillo.

    • Habitualmente las redes en anillo utilizan como método de acceso al medio el modelo “paso de testigo”.

    Los principales inconvenientes serían :

    • Si se rompe el cable que forma el anillo se paraliza toda la red.

    • Es difícil de instalar.

    • Requiere mantenimiento.

    TOPOLOGÍA EN ESTRELLA

    Sus principales características son :

    • Todas las estaciones de trabajo están conectadas a un punto central (concentrador), formando una estrella física.

    • Habitualmente sobre este tipo de topología se utiliza como método de acceso al medio poolling, siendo el nodo central el que se encarga de implementarlo.

    • Cada vez que se quiere establecer comunicación entre dos ordenadores, la información transferida de uno hacia el otro debe pasar por el punto central.

    • existen algunas redes con esta topología que utilizan como punto central una estación de trabajo que gobierna la red.

    • La velocidad suele ser alta para comunicaciones entre el nodo central y los nodos extremos, pero es baja cuando se establece entre nodos extremos.

    • Este tipo de topología se utiliza cuando el trasiego de información se va a realizar preferentemente entre el nodo central y el resto de los nodos, y no cuando la comunicación se hace entre nodos extremos.

    • Si se rompe un cable sólo se pierde la conexión del nodo que interconectaba.

    • es fácil de detectar y de localizar un problema en la red.

    4.6.-Interconexión de redes

    Hace algunos años era impredecible la evolución que las comunicaciones, en el mundo de la informática, iban a tener: no podía prever que fuese necesaria la interconexión ya no sólo de varios ordenadores sino de cientos de ellos. No basta con tener los ordenadores en una sala conectados, es necesario conectarlos a su vez con los ordenadores del resto de las salas de una empresa, y con el resto de las sucursales de una empresa situadas en distintos puntos geográficos.

    La interconexión de redes permite, si se puede decir así, ampliar el tamaño de una intranet. Sin embargo el término interconexión se utiliza para unir redes independientes, no para ampliar el tamaño de una.

    El número de ordenadores que componen una intranet es limitado, depende de la topología elegida, (recuérdese que en la topología se define el cable a utilizar) aunque si lo único que se quisiera fuera sobrepasar el número de ordenadores conectados, podría pensarse en simplemente segmentar la intranet. Sin embargo existen otros factores a tener en cuenta.

    Cuando se elige la topología que va a tener una intranet se tienen en cuenta factores, como son la densidad de tráfico que ésta debe soportar de manera habitual, el tipo de aplicaciones que van a instalarse sobre ella, la forma de trabajo que debe gestionar, etc.; esto debe hacer pensar en que, uno de los motivos por el que se crean diferentes topologías es por tanto el uso que se le va a dar a la intranet. De aquí se puede deducir que en una misma empresa puede hacerse necesaria no la instalación de una única intranet, aunque sea segmentada, sino la implantación de redes independientes, con topologías diferentes e incluso arquitecturas diferentes y que estén interconectadas.

    Habitualmente la selección del tipo y los elementos físicos de una intranet, se ajusta a las necesidades que se tiene; por este motivo pueden encontrarse dentro de un mismo edificio, varias intranets con diferentes topologías, y con el tiempo pueden surgir la necesidad de interconectarlas.

    Se puede ver que por diferentes razones se hace necesaria tanto la segmentación como la interconexión de intranets, y que ambos conceptos a pesar de llevar a un punto en común, parte de necesidades distintas.

    La tabla siguiente refleja de forma escueta diferentes casos en los que se plantea la necesidad de segmentar y/o interconectar intranets, dando la opción más idónea para cada uno de los casos planteados.

    NECESIDAD

    SOLUCIÓN

    Debido a la necesidad de manejo de aplicaciones que producen un trasiego importante de información aumenta el tráfico en la red; esto lleva a que baje el rendimiento de la misma.

    Dividir la red actual en varios segmentos: segmentar la red.

    Se tiene que ampliar el número de puestos que forman la intranet, pero se necesita mantener el rendimiento de la red

    Crear un nuevo segmento de red en el que se pondrán los nuevos puestos e incluso al que se pueden mover puestos, que por disposición física pueda ser conveniente que pertenezcan al nuevo segmento creado en la misma.

    Se tiene la necesidad de unir dos intranets exactamente iguales en la empresa

    Se puede optar por definir una de ellas como un segmento de la otra y unirlas de esta forma; o bien, interconectar las dos intranets con un dispositivo de nivel bajo.

    Se tiene la necesidad de unir dos o más redes con diferentes topologías pero trabajando con los mismos protocolos de comunicaciones.

    Es necesario la interconexión de ambas redes a través de dispositivos interconectantes de nivel medio

    Se tiene la necesidad de unir dos o más redes totalmente diferentes, es decir, de arquitecturas diferentes.

    Es necesario la interconexión de ambas redes a través de dispositivos interconectantes de nivel alto.

    Concepto de segmento

    Un segmento es un bus lineal al que están conectadas varias estaciones y que termina en los extremos. Las características son:

    • Cuando se tiene una red grande se divide en trozos, llamados segmentos a cada uno de ellos.

    • Para interconectar varios segmentos se utilizan bridges o routers

    • El rendimiento de una red aumenta al dividirla en segmentos

    • A cada segmento junto a las estaciones a él conectadas se las llama subred

    Segmentación: sus necesidades

    Segmentar una intranet consiste en dividirla en subredes para así poder aumentar el número de ordenadores conectados a ella y/o el rendimiento de la misma.

    Cuando se segmenta una intranet, lo que se esta haciendo es crear subredes pequeñas que, por decirlo de alguna manera, se autogestionan, de forma que la comunicación entre segmentos se realiza cuando es necesario, es decir, cuando un nodo de un segmento quiere comunicarse con un nodo del otro segmento; mientras tanto cada segmento de la intranet está trabajando de forma independiente por lo que en una misma intranet se están produciendo varias comunicaciones de forma simultánea; evidentemente esto mejora el rendimiento de la intranet. La tabla siguiente refleja las longitudes máximas de los segmentos dependiendo de las diferentes topologías de red.

    TOPOLOGÍAS

    LONGITUD

    Ethernet gruesa

    500 metros

    Ethernet fina

    185 metros

    Ethernet de par trenzado

    100 metros

    Ethernet de fibra óptica

    2.000 metros

    Token-Ring de par trenzado

    100 metros

    El dispositivo que se utiliza para segmentar una red debe ser inteligente ya que debe ser capaz de decidir hacia qué segmento debe enviar la información llegado a él: si hacia el mismo segmento desde el que la recibió o hacia otro segmento diferente.

    Abstrayéndose de algunos detalles, es fácil pensar que segmentar una intranet, ya que se habla de subredes, es como interconectar intranets diferentes. Sin embargo, cuando se habla de segmentar se hace referencia a una única intranet; esto lleva asociado lo siguiente: una única topología, un único tipo de protocolo de comunicaciones, un único entorno de trabajo; cuando se habla de interconectar intranets, en la mayoría de los casos, las intranets tienen como mínimo topologías diferentes. No obstante, sí debe destacarse que los dispositivos que se utilizan para segmentar redes coinciden con algunos de los dispositivos que son utilizados para interconectar redes diferentes.

    Dependiendo del tipo de protocolos que se utilicen en la intranet segmentada, así como de dispositivos que se utilicen para realizar esta segmentación puede hacerse necesario o no el atribuir a cada segmento una dirección de red diferente. Cuando se trabaja con protocolos TCP/IP esto no es necesario, basta con que cada estación tenga su propia dirección IP, y que no aparezcan dos estaciones con la misma dirección, independientemente de si están o no en el mismo segmento de la intranet.

    Existen diferentes motivos por los que se puede hacer necesario la segmentación de una intranet, como pueden ser:

    • Necesidad de sobrepasar el número de nodos que la topología permite. La limitación del numero de nodos en una intranet vienen impuesta por varios factores, como son el método de acceso al medio que se utiliza, el tipo de cable, el ancho de banda, etc.

    • Mejorar el rendimiento de una intranet en la que ha aumentado el tráfico. En ocasiones, una intranet que inicialmente funciona bien, con un tiempo de repuesta aceptable, empieza a perder prestaciones; el motivo es claro: de forma paulatina se ha ido incrementando el número de comunicaciones que la intranet debe gestionar, por diferentes motivos como que los usuarios comienzan a conocer la red y la aprovechan más, o que se han ido instalando más aplicaciones.

    Existen diferentes formas de paliar este problema: Una de ellas, la más drástica es cambiar algún elemento físico de la intranet: por ejemplo sustituir el cable que implementa la intranet por uno que pueda soportar velocidades mayores, cambiar las tarjetas de red por otras más rápidas, e incluso cambiar la topología empleada. Una solución menos concluyente consiste en segmentar la intranet. Dividirla estratégicamente en dos subredes, reduciendo de esta forma el tráfico en cada una de ellas. Por ejemplo, sobre una intranet inicial repartida por varias aulas de un centro, se pueden crear subredes por aula, de forma que en cada aula se mejorará el rendimiento de la red.

    La interconexión de intranets se puede establecer a varios niveles: desde el nivel físico, a través de un dispositivo llamado hub (concentrador) hasta niveles más altos (niveles del modelo OSI) a través de dispositivos como un puente (Bridge) o un router (encaminador). La tabla siguiente muestra el nivel en el que trabajan los diferentes dispositivos.

    DISPOSITIVO

    NIVEL

    repetidor

    Físico

    concentrador

    Fisico

    puente

    Enlace

    encaminador

    red

    pasarela

    Aplicación

    Para la segmentación de intranets, y teniendo en cuenta que uno de los motivos por el que se realiza esta operación es mejorar el rendimiento de la red, es necesario emplear dispositivos inteligentes, como pueden ser un encaminador o un puente.

    Las redes locales tienen una serie de limitaciones inherentes a su naturaleza:

    • Limitaciones en el número de host.

    • Limitaciones en la distancia que puede cubrir.

    • Limitaciones en el número y tipo de nodos que se pueden conectar.

    • Limitaciones en el acceso a los nodos.

    • Limitaciones en la comunicación con los usuarios.

    Para resolver estos problemas se utilizan soluciones de dos naturalezas: software y hardware:

    • Elementos de interconexión.

    • Software de servicios.

    De forma genérica existen varias maneras de ampliar las intranets:

    • Hubs: Para unir hosts dentro de una red.

    • Repetidores: conexión a nivel físico, en el mismo segmento.

    • Bridges: Conexión a nivel de enlace entre dos segmentos (iguales o distintos).

    • Routers: Conexión a nivel de red.

    • Gateways: Conexión a nivel de presentación, entre dos redes distintas.

    HUBS (CONCENTRADORES)

    Dispositivo que interconecta host dentro de una red. Es el dispositivo de interconexión más simple que existe. Sus principales características son:

    • Se trata de un armario de conexiones donde se centralizan todas las conexiones de una red, es decir un dispositivo con muchos puertos de entrada y salida.

    • No tiene ninguna función aparte de centralizar conexiones.

    • Se suelen utilizar para implementar topologías en estrella física, pero funcionando como un anillo o como un bus lógico.

    Hubs activos: permiten conectar nodos a distancias de hasta 609 metros, suelen tener entre 8 y 12 puertos y realizan funciones de amplificación y repetición de la señal. Los más complejos además realizan estadísticas.

    Hubs pasivos: son simples armarios de conexiones. Permiten conectar nodos a distancias de hasta 30 metros. Generalmente suelen tener entre 8 y 12 puertos.

    REPETIDORES

    Sus principales características son:

    • Conectan a nivel físico dos intranets, o dos segmentos de intranet. Hay que tener en cuenta que cuando la distancia entre dos host es grande , la señal que viaja por la línea se atenúa y hay que regenerarla.

    • Permiten resolver problemas de limitación de distancias en un segmento de intranet.

    • Se trata de un dispositivo que únicamente repite la señal transmitida evitando su atenuación; de esta forma se puede ampliar la longitud del cable que soporta la red.

    • Al trabajar al nivel más bajo de la pila de protocolos obliga a que:

    • Los dos segmentos que interconecta tenga el mismo acceso al medio y trabajen con los mismos protocolos.

    • Los dos segmentos tengan la misma dirección de red.

    Entrada de la señal atenuada Salida de la señal regenerada

    BRIDGES (PUENTES)

    Sus principales características son:

    • Son dispositivos que ayudan a resolver el problema de limitación de distancias, junto con el problema de limitación del número de nodos de una red.

    • Trabajan al nivel de enlace del modelo OSI, por lo que pueden interconectar redes que cumplan las normas del modelo 802 (3, 4 y 5). Si los protocolos por encima de estos niveles son diferentes en ambas redes, el puente no es consciente, y por tanto no puede resolver los problemas que puedan presentársele.

    • Se utilizan para:

    • Ampliar la extensión de la red, o el número de nodos que la constituyen.

    • Reducir la carga en una red con mucho tráfico, uniendo segmentos diferentes de una misma red.

    • Unir redes con la misma topología y método de acceso al medio, o diferentes.

    • Cuando un puente une redes exactamente iguales, su función se reduce exclusivamente a direccionar el paquete hacia la subred destino.

    • Cuando un puente une redes diferentes, debe realizar funciones de traducción entre las tramas de una topología a otra.

    • Cada segmento de red, o red interconectada con un puente, tiene una dirección de red diferente.

    • Los puentes no entienden de direcciones IP, ya que trabajan en otro nivel.

    • Los puentes realizan las siguientes funciones:

    • Reenvio de tramas: constituye una forma de filtrado. Un puente solo reenvía a un segmento a aquellos paquetes cuya dirección de red lo requiera, no traspasando el puente los paquetes que vayan dirigidos a nodos locales a un segmento. Por tanto, cuando un paquete llega a un puente, éste examina la dirección física destino contenida en él, determinado así si el paquete debe atravesar el puente o no.

    • Técnicas de aprendizaje: los puentes construyen tablas de dirección que describen las rutas, bien sea mediante el examen del flujo de los paquetes (puenteado transparente) o bien con la obtención de la información de los “paquetes exploradores” (encaminamiento fuente) que han aprendido durante sus viajes la topología de la red.

    • Los primeros puentes requerían que los gestores de la red introdujeran a mano las tablas de dirección.

    • Los puentes trabajan con direcciones físicas

    ROUTER (ENCAMINADOR)

    Sus principales características son:

    • Es como un puente incorporando características avanzadas.

    • Trabajan a nivel de red del modelo OSI, por tanto trabajan con direcciones IP.

    • Un router es dependiente del protocolo.

    • Permite conectar redes de área local y de área extensa.

    • Habitualmente se utilizan para conectar una red de área local a una red de área extensa.

    • Son capaces de elegir la ruta más eficiente que debe seguir un paquete en el momento de recibirlo.

    • La forma que tienen de funcionar es la siguiente.

    • Cuando llega un paquete al router, éste examina la dirección destino y lo envía hacia allí a través de una ruta predeterminada.

    • Si la dirección destino pertenece a una de las redes que el router interconecta, entonces envía el paquete directamente a ella; en otro caso enviará el paquete a otro router más próximo a la dirección destino.

    • Para saber el camino por el que el router debe enviar un paquete recibido, examina sus propias tablas de encaminamiento.

    • Existen routers multiprotocolo que son capaces de interconectar redes que funcionan con distintos protocolos; para ello incorporan un software que pasa un paquete de un protocolo a otro, aunque no son soportados todos los protocolos.

    • Cada segmento de red conectado a través de un router tiene una dirección de red diferente.

    GATEWAYS (PASARELAS)

    Sus características principales son:

    • Se trata de un ordenador u otro dispositivo que interconecta redes radicalmente distintas.

    • Trabaja al nivel de aplicación del modelo OSI.

    • Cuando se habla de pasarelas a nivel de redes de área local, en realidad se está hablando de routers.

    • Son capaces de traducir información de una aplicación a otra, como por ejemplo las pasarelas de correo electrónico.

    4.7.- Elementos de una red

    Los principales elementos que necesitamos para instalar una red son :

    • Tarjetas de interfaz de red.

    • Cable.

    • Protocolos de comunicaciones.

    • Sistema operativo de red.

    • Aplicaciones capaces de funcionar en red.

    4.7.1 Tarjetas de interfaz de red

    Las tarjetas de interfaz de red (NICs - Network Interface Cards) son adaptadores instalados en un dispositivo, conectándolo de esta forma en red. Es el pilar en el que sustenta toda red local, y el único elemento imprescindible para enlazar dos ordenadores a buena velocidad (excepción hecha del cable y el software). Existen tarjetas para distintos tipos de redes. Las principales características de una tarjeta de red son :

    • Operan a nivel físico del modelo OSI : Las normas que rigen las tarjetas determinan sus características , y su circuitería gestiona muchas de las funciones de la comunicación en red como :

    • Especificaciones mecánicas : Tipos de conectores para el cable, por ejemplo.

    • Especificaciones eléctricas : definen los métodos de transmisión de la información y las señales de control para dicha transferencia.

    • Método de acceso al medio : es el tipo de algoritmo que se utiliza para acceder al cable que sostiene la red. Estos métodos están definidos por las normas 802.x del IEEE.

    • La circuitería de la tarjeta de red determina, antes del comienzo de la transmisión de los datos, elementos como velocidad de transmisión, tamaño del paquete, time-out, tamaño de los buffers. Una vez que estos elementos se han establecido, empieza la verdadera transmisión, realizándose una conversión de datos a transmitir a dos niveles :

    • En primer lugar se pasa de paralelo a serie para transmitirlos como flujo de bits.

    • Seguidamente se codifican y a veces se comprimen para un mejor rendimiento en la transmisión.

    • la dirección física es un concepto asociado a la tarjeta de red : Cada nodo de una red tiene una dirección asignada que depende de los protocolos de comunicaciones que esté utilizando. La dirección física habitualmente viene definida de fábrica, por lo que no se puede modificar. Sobre esta dirección física se definen otras direcciones, como puede ser la dirección IP para redes que estén funcionando con TCP/IP.

    4.7.2.-Determinación de la velocidad de transmisión en una red

    Existen varios factores que determinan la velocidad de transmisión de una red, entre ellos podemos destacar :

    • El cable utilizado para la conexión. Dentro del cable existen factores como :

    • El ancho de banda permitido.

    • La longitud.

    Existen otros factores que determinan el rendimiento de la red, son :

    • Las tarjetas de red.

    • El tamaño del bus de datos de las máquinas.

    • La cantidad de retransmisiones que se pueden hacer.

    4.7.3.-Medios de transmisión de una red local

    Se pueden diferenciar dos grupos :

    • Los cables.

    • Los medios inalámbricos.

    4.7.3.1.-Cables

    El cable utilizado para formar una red se denomina a veces medio. Los tres factores que se deben tener en cuenta a la hora de elegir un cable para una red son :

    • Velocidad de transmisión que se quiere conseguir.

    • Distancia máxima entre ordenadores que se van a conectar.

    • Nivel de ruido e interferencias habituales en la zona que se va a instalar la red.

    Los cables más utilizados son el par trenzado, el cable coaxial y la fibra óptica.

    PAR TRENZADO

    Se trata de dos hilos de cobre aislados y trenzados entre sí, y en la mayoría de los casos cubiertos por una malla protectora. Los hilos están trenzados para reducir las interferencias electromagnéticas con respecto a los pares cercanos que se encuentran a su alrededor (dos pares paralelos constituyen una antena simple, en tanto que un par trenzado no).

    Se pueden utilizar tanto para transmisión analógica como digital, y su ancho de banda depende de la sección de cobre utilizado y de la distancia que tenga que recorrer.

    Se trata del cableado más económico y la mayoría del cableado telefónico es de este tipo. Presenta una velocidad de transmisión que depende del tipo de cable de par trenzado que se esté utilizando. Está dividido en categorías por el EIA/TIA :

    • Categoría 1: Hilo telefónico trenzado de calidad de voz no adecuado para las transmisiones de datos. Velocidad de transmisión inferior a 1 Mbits/seg

    • Categoría 2 : Cable de par trenzado sin apantallar. Su velocidad de transmisión es de hasta 4 Mbits/seg.

    • Categoría 3 : Velocidad de transmisión de 10 Mbits/seg. Con este tipo de cables se implementa las redes Ethernet 10-Base-T

    • Categoría 4 : La velocidad de transmisión llega a 16 bits/seg.

    • Categoría 5 : Puede transmitir datos hasta 100 Mbits/seg.

    Tiene una longitud máxima limitada y, a pesar de los aspectos negativos, es una opción a tener en cuenta debido a que ya se encuentra instalado en muchos edificios como cable telefónico y esto permite utilizarlo sin necesidad de obra. La mayoría de las mangueras de cable de par trenzado contiene más de un par de hilos por lo que es posible encontrar mangueras ya instaladas con algún par de hilos sin utilizarse. Además resulta fácil de combinar con otros tipos de cables para la extensión de redes.

    CABLE COAXIAL

    Consiste en un núcleo de cobre rodeado por una capa aislante. A su vez, esta capa está rodeada por una malla metálica que ayuda a bloquear las interferencias; este conjunto de cables está envuelto en una capa protectora. Le pueden afectar las interferencias externas, por lo que ha de estar apantallado para reducirlas. Emite señales que pueden detectarse fuera de la red.

    Es utilizado generalmente para señales de televisión y para transmisiones de datos a alta velocidad a distancias de varios kilómetros.

    La velocidad de transmisión suele ser alta, de hasta 100 Mbits/seg; pero hay que tener en cuenta que a mayor velocidad de transmisión, menor distancia podemos cubrir, ya que el periodo de la señal es menor, y por tanto se atenúa antes.

    La nomenclatura de los cables Ethernet tiene 3 partes :

    • La primera indica la velocidad en Mbits/seg.

    • La segunda indica si la transmisión es en Banda Base (BASE) o en Banda Ancha (BROAD).

    • La tercera los metros de segmento multiplicados por 100.

    CABLE

    CARACTERÍSTICAS

    10-BASE-5

    Cable coaxial grueso (Ethernet grueso).

    Velocidad de transmisión : 10 Mb/seg.

    Segmentos : máximo de 500 metros.

    10-BASE-2

    Cable coaxial fino (Ethernet fino).

    Velocidad de transmisión : 10 Mb/seg.

    Segmentos : máximo de 185 metros.

    10-BROAD-36

    Cable coaxial

    Segmentos : máximo de 3600 metros.

    Velocidad de transmisión : 10 Mb/seg.

    100-BASE-X

    Fast Ethernet.

    Velocidad de transmisión : 100 Mb/seg.

    Figura : Estructura típica de un cable coaxial

    CABLE DE FIBRA ÓPTICA

    Una fibra óptica es un medio de transmisión de la luz que consiste básicamente en dos cilindros coaxiales de vidrios transparentes y de diámetros muy pequeños. El cilindro interior se denomina núcleo y el exterior se denomina envoltura, siendo el índice de refracción del núcleo algo mayor que el de la envoltura.

    En la superficie de separación entre el núcleo y la envoltura se produce el fenómeno de reflexión total de la luz, al pasar éste de un medio a otro que tiene un índice de refracción más pequeño. Como consecuencia de esta estructura óptica todos los rayos de luz que se reflejan totalmente en dicha superficie se transmiten guiados a lo largo del núcleo de la fibra.

    Este conjunto está envuelto por una capa protectora. La velocidad de transmisión es muy alta, 10 Mb/seg siendo en algunas instalaciones especiales de hasta 500 Mb/seg, y no resulta afectado por interferencias.

    Los cables de fibra óptica tienen muchas aplicaciones en el campo de las comunicaciones de datos:

    • Conexiones locales entre ordenadores y periféricos o equipos de control y medición.

    • Interconexión de ordenadores y terminales mediante enlaces dedicados de fibra óptica.

    • Enlaces de fibra óptica de larga distancia y gran capacidad.

    Los cables de fibra óptica ofrecen muchas ventajas respecto de los cables eléctricos para transmitir datos:

    • Mayor velocidad de transmisión. Las señales recorren los cables de fibra óptica a la velocidad de la luz (c = 3 X 109 m/s), mientras que las señales eléctricas recorren los cables a una velocidad entre el 50 y el 80 por cien de ésta, según el tipo de cable.

    • Mayor capacidad de transmisión. Pueden lograrse velocidades por encima de 1 Gbit/s.

    • Inmunidad total ante interferencias electromagnéticas. La fibra óptica no produce ningún tipo de interferencia electromagnética y no se ve afectada por rayos o por pulsos electromagnéticos nucleares (NEMP) que acompañan a las explosiones nucleares.

    • No existen problemas de retorno de tierra, crosstalk o reflexiones como ocurre en las líneas de transmisión eléctricas.

    • La atenuación aumenta con la distancia más lentamente que en el caso de los cables eléctricos, lo que permite mayores distancias entre repetidores.

    • Se consiguen tasas de error típicas del orden de 1 en 109 frente a las tasas del orden de 1 en 106 que alcanzan los cables coaxiales. Esto permite aumentar la velocidad eficaz de transmisión de datos, reduciendo el número de retransmisiones o la cantidad de información redundante necesaria para detectar y corregir lo errores de transmisión.

    • No existe riesgo de cortocircuito o daños de origen eléctrico.

    • Los cables de fibra óptica pesas la décima parte que los cables de corte apantallados. Esta es una consideración de importancia en barcos y aviones.

    • Los cables de fibra óptica son generalmente de menor diámetro, más flexibles y más fáciles de instalar que los cables eléctricos.

    • Los cables de fibra óptica son apropiados para utilizar en una amplia gama de temperaturas.

    • Es más difícil realizar escuchas sobre cables de fibra óptica que sobre cables eléctricos. Es necesario cortar la fibra para detectar los datos transmitidos. Las escuchas sobre fibra óptica pueden detectarse fácilmente utilizando un reflectómetro en el dominio del tiempo o midiendo las pérdidas de señal.

    • Se puede incrementar la capacidad de transmisión de datos añadiendo nuevos canales que utilicen longitudes de onda distintas de las ya empleadas.

    • La fibra óptica presenta una mayor resistencia a los ambientes y líquidos corrosivos que los cables eléctricos.

    • Las materias primas para fabricar vidrio son abundantes y se espera que los costos se reduzcan a un nivel similar al de los cables metálicos.

    • La vida media operacional y el tiempo medio entre fallos de un cable de fibra óptica son superiores a los de un cable eléctrico.

    • Los costos de instalación y mantenimiento para grandes y medias distancias son menores que los que se derivan de las instalaciones de cables eléctricos.

    La mayor desventaja es que no se puede “pinchar” fácilmente este cable para conectar un nuevo nodo a la red..

    Las transmisiones de la señal a grandes distancias se encuentran sujetas a atenuación, que consiste en una pérdida de amplitud o intensidad de la señal, lo que limita la longitud del cable. Los segmentos pueden ser de hasta 2000 metros.

    4.7.3.2.-Medios inalámbricos

    ENLACES ÓPTICOS AL AIRE LIBRE

    El principio de funcionamiento de un enlace óptico al aire libre es similar al de un enlace de fibra óptica, sin embargo el medio de transmisión no es un polímero o fibra de vidrio sino el aire.

    El emisor óptico produce un haz estrecho que se detecta en un sensor que puede estar situado a varios kilómetros en la línea de visión. Las aplicaciones típicas para estos enlaces se encuentran en los campus de la universidades, donde las carreteras no permiten tender cables, o entre los edificios de una compañía en una ciudad en la que resulte caro utilizar los cables telefónicos.

    Las comunicaciones ópticas al aire libre son una alternativa de gran ancho de banda a los enlaces de fibra óptica o a los cables eléctricos. Las prestaciones de este tipo de enlace pueden verse empobrecidas por la lluvia fuerte o niebla intensa, pero son inmunes a las interferencias eléctricas y no necesitan permiso de las autoridades responsables de las telecomunicaciones.

    Las mejoras en los emisores y detectores ópticos han incrementado el rango y el ancho de banda de los enlaces ópticos al aire libre, al tiempo que reducen los costos. Se puede permitir voz o datos sobre estos enlaces a velocidades de hasta 45 Mbits/s . El límite para comunicaciones fiables se encuentra sobre los dos kilómetros. Para distancias de más de dos kilómetros son preferibles los enlaces de microondas.

    Existen dos efectos atmosféricos importantes a tener en cuenta con los enlaces ópticos al aire libre :

    • La dispersión de la luz que atenúa la señal óptica en proporción al número y al tamaño de las partículas en suspensión en la atmósfera. Las partículas pequeñas, como la niebla, polvo o humo, tienen un efecto que es función de su densidad y de la relación existente entre su tamaño y de la longitud de onda de la radiación infrarroja utilizada. La niebla, con una elevada densidad de partículas, de 1 a 10 m de diámetro, tienen un efecto más acusado sobre el haz de luz. Las partículas de humo, más grandes, tienen menor densidad y, por tanto, menor efecto.

    • Las brisas ascensionales (originadas por movimientos del aire como consecuencia de las variaciones en la temperatura) provocan variaciones en la densidad del aire y, por tanto, variaciones en el índice de refracción a lo largo del haz. Esto da lugar a la dispersión de parte de la luz a lo largo del haz. Este efecto puede reducirse elevando el haz de luz lo bastante con respecto a cualquier superficie caliente o utilizando emisores múltiples. La luz de cada emisor se ve afectada de diferente forma por las brisas, y los haces se promedian en el receptor.

    Estos sistemas suelen emplearse para transmisiones digital de alta velocidad en banda base. En EE.UU, todos los fabricantes de productos láser deben tener una certificación que garantiza la seguridad de sus productos.

    MICROONDAS

    Los enlaces de microondas se utilizan mucho como enlaces allí donde los cables coaxiales o de fibra óptica no son prácticos. Se necesita una línea de visión directa para transmitir en la banda de SHF, de modo que es necesario dispones de antenas de microondas en torres elevadas en las cimas de las colinas o accidentes del terreno para asegurar un camino directo con la intervención de pocos repetidores.

    Las bandas de frecuencias más comunes para comunicaciones mediante microondas son las de 2,4, 6 y 6.8 GHz. Un enlace de microondas a 140 Mbits/s puede proporcionara hasta 1920 canales de voz o bien varias comunicaciones de canales de 2 Mbits/s multiplexados en el tiempo.

    Los enlaces de microondas presentan unas tasas de error en el rango de 1 en 105 a 1 en 1011 dependiendo de la relación señal/ruido en los receptores. Pueden presentarse problemas de propagación en los enlaces de microondas, incluyendo los debidos a lluvias intensas que provocan atenuaciones que incrementan la tasa de errores. Pueden producirse pequeños cortes en la señal recibida cuando una bandada de pájaros atraviesa el haz de microondas, pero es poco frecuente que ocurra.

    LUZ INFRARROJA

    Permite la transmisión de información a velocidades muy altas : 10 Mbits/seg. Consiste en la emisión/recepción de un haz de luz ; debido a esto, el emisor y receptor deben tener contacto visual (la luz viaja en línea recta). Debido a esta limitación pueden usarse espejos para modificar la dirección de la luz transmitida.

    SEÑALES DE RADIO

    Consiste en la emisión/recepción de una señal de radio, por lo tanto el emisor y el receptor deben sintonizar la misma frecuencia. La emisión puede traspasar muros y no es necesario la visión directa de emisor y receptor.

    La velocidad de transmisión suele ser baja : 4800 Kbits/seg. Se debe tener cuidado con las interferencias de otras señales.

    COMUNICACIONES VIA SATÉLITE

    Los satélites artificiales han revolucionado las comunicaciones desde los últimos 20 años. Actualmente son muchos los satélites de comunicaciones que están alrededor de la tierra dando servicio a numerosas empresas, gobiernos, entidades … .

    Un satélite de comunicaciones hace la labor de repetidor electrónico. Una estación terrena A transmite al satélite señales de una frecuencia determinada (canal de subida). Por su parte, el satélite recibe estas señales y las retransmite a otra estación terrena B mediante una frecuencia distinta (canal de bajada). La señal de bajada puede ser recibida por cualquier estación situada dentro del cono de radiación del satélite, y puede transportar voz, datos o imágenes de televisión. De esta manera se impide que los canales de subida y de bajada se interfieran, ya que trabajan en bandas de frecuencia diferentes.

    La capacidad que posee una satélite de recibir y retransmitir se debe a un dispositivo conocido como transpondedor. Los transpondedores de satélite trabajan a frecuencias muy elevadas, generalmente en la banda de los gigahertzios. La mayoría de los satélites de comunicaciones están situados en una órbita denominada geoestacionaria, que se encuentra a 36000 Km sobre el ecuador . Esto permite que el satélite gire alrededor de la tierra a la misma velocidad que ésta, de modo que parece casi estacionario. Así, las antenas terrestres pueden permanecer orientadas hacia una posición relativamente estable ( lo que se conoce como “sector orbital”) ya que el satélite mantiene la misma posición relativa con respecto a la superficie de la tierra.

    • Existe un retardo de unos 0.5 segundos en las comunicaciones debido a la distancia que han de recorrer las señales. Los cambios en los retrasos de propagación provocados por el movimiento en ocho de un satélite geoestacionario necesita transmisiones frecuentes de tramas de sincronización.

    • Los satélites tienen una vida media de siete a 10 años, pero pueden sufrir fallos que provocan su salida de servicio. Es, por tanto, necesario dispones de un medio alternativo de servicio en caso de cualquier eventualidad.

    • Las estaciones terrenas suelen estar lejos de los usuarios y a menudo se necesitan caros enlaces de alta velocidad. Las estaciones situadas en la banda de bajas frecuencias (la banda C) están dotadas de grandes antenas (de unos 30 metros de diámetro) y son extremadamente sensibles a las interferencias. Por este motivo suelen estar situadas lejos de áreas habitadas. Las estaciones que trabajan en la banda Ku disponen de una antena menor y son menos sensibles a las interferencias. Utilizar un enlace de microondas de alta capacidad sólo ayudaría a complicar los problemas de ruido que presente el enlace con el satélite.

    • Las comunicaciones con el satélite pueden ser interceptadas por cualquiera que disponga de un receptor en las proximidades de la estación. Es necesario utilizar técnicas de encriptación para garantizar la privacidad de los datos.

    • Los satélites geoestacionarios pasan por periodos en los que no pueden funcionar. En el caso de un eclipse de Sol en el que la tierra se sitúa entre el Sol y el satélite, se corta el suministro de energía a las células solares que alimentan el satélite, lo que provoca el paso del suministro de energía a las baterías de emergencia, operación que a menudo se traduce en una reducción de las prestaciones o en una pérdida de servicio.

    • En el caso de tránsitos solares, el satélite pasa directamente entre el Sol y la Tierra provocando un aumento del ruido térmico en la estación terrena, y una pérdida probable de la señal enviada por el satélite.

    • Los satélites geoestacionarios no son totalmente estacionarios con respecto a la órbita de la tierra. Las desviaciones de la órbita ecuatorial hace que el satélite describa una figura parecida a un ocho, de dimensiones proporcionales a la inclinación de la órbita con respecto al ecuador. Estas variaciones en la órbita son corregidas desde una estación de control.

    • Actualmente hay un problema de ocupación de la órbita geoestacionaria. Cuando un satélite deja de ser operativo, debe irse a otra órbita, para dejar un puesto libre. La separación angular entre satélites debe ser de 2 grados (anteriormente era de 4). Esta medida implicó la necesidad de mejorar la capacidad de resolución de las estaciones terrenas para evitar detectar las señales de satélites próximos en la misma banda en forma de ruido.